Раздел 8. Промышленное производство, материалы и транспорт

8.15 Нанодиагностический комплекс с функциями СЗМ И ОМ

Реквизиты организации-разработчика, контактное лицо

ГНУ «Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси»
220072, г. Минск, ул. П. Бровки, 15
Тел.: +375 (17) 284-10-60, факс +375 (17) 292-25-13

Аннотация проекта

«Нанодиагностический комплекс с функциями СЗМ И ОМ» представляет собой экспериментальный комплекс адаптированный для исследования биологических клеток, включающая 3D визуализацию c нанометровым разрешением, определение адгезионных и вязкоупругих характеристик при совмещении функций сканирующей зондовой и оптической микроскопии и процедур микропозиционирования и работы в жидкостной ячейке.

Описание проекта

«Нанодиагностический комплекс с функциями СЗМ И ОМ» предназначен для проведения испытаний полимерных нанокомпозитов, тонких пленок и биологических микро- и нанообъектов. Комплекс может применяться при проведениии фундаментальных и прикладных исследований в области микробиологии, микромеханики, тонкопленочных технологий, а также нанотехнологий и биотехнологий для определения физико-механических свойств материалов на микро- и наноуровнях.
Комплекс относится к автоматизированным аппаратным средствам визуализации и зондового сканирования микрообъектов (в том числе биологических клеток) с нанометровым разрешением и анализа их локальных механических свойств методом индентирования.
Измерение данных параметров позволяет получить более достоверную и полную информацию о вязкоупругих материалах (полимеры, биотканей, клеток и органелл) по сравнению с другими существующими атомно-силовыми микроскопами.
Для обеспечения эффективного использования комплекса разработано методическое обеспечения для определения модуля упругости, времени релаксации; вязкости и тангенса механических потерь материала при наноиндентировании материалов.
Комплекс выполнен в виде настольного прибора с блочной структурой. Конструктивное исполнение комплекса обеспечивает удобство эксплуатации, доступ ко всем его узлам и блокам, требующим регулирования или замены в процессе эксплуатации.

Тип технологии

• Конструкция

Технические и экономические преимущества

Основные эксплуатационные характеристики комплекса:

• Режимы индентирования: статический, динамический.
• Разрешение при зондовом сканировании:
• вертикальное — не менее 0,1 нм;
• латеральное — от 2 до 5 нм.
• Измерение сил:
• разрешение — до 1 нН;
• диапазон измерения — от 0,001 до 10 мН (в зависимости от жесткости нагружающего элемента).
• Увеличение обеспечение оптической функции: до х 500.
• Максимальное поле сканирования — 50х50 мкм².

• визуализацию нанообъектов и поверхностных слоев с нанометровым латеральным и вертикальным разрешением;
• пространственную визуализацию биологических клеток;
• проведение исследований в жидкой среде;
• проведение исследований при совмещении функций оптической и сканирующей зондовой микроскопии;
• позиционирование зонда в микромасштабе;
• определения упругих и адгезионных свойств полимерных нанокомпозитов, тонких пленок и биологических клеток;
• определения реологических характеристик вязкоупругих материалов в наномасштабе.

Инновационные аспекты предложения

Новая технология.

Где была представлена технология

Центр коллективного пользования Института тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси.

Ключевые слова

Нанодиагностика, сканирующая зондовая микроскопия, цитомеханика, материаловедение, адгезия, реология, нанокомпозиты, тонкие пленки, биологические клетки.

Текущая стадия развития

• Находится в эксплуатации/производстве

Статус прав интеллектуальной собственности

• Секретное know-how

Область применения технологии

Объектом исследований являются полимерные нанокомпозиты, тонкие пленки и биологические микро- и нанообъекты.
В связи с современными тенденциями развития микромеханики (МЭМС), тонкопленочных технологий, а также нанотехнологий и биотехнологий остро стоят проблемы характеризации и анализа физико-механических свойств материалов на микро- и наноуровнях. Несомненный интерес вызывают процессы адгезионного поведения и вязкоупругого деформирования тонких полимерных слоев, в том числе в широком спектре температур, например, для технологий нанопечати. Вязкоупругие и фрикционные свойства важны при проектировании функциональных нанопокрытий в прецизионных узлах трении. Перспективными являются биотехнологии на уровне клеточной инженерии, в которых задачи цитомеханики играют решающую роль. Сложность исследований в области механики отдельных биологических клеток и органелл заключается в проведении микро-, наноизмерений в биологическом растворе и при регулируемых температурных и электрохимических условиях.
Широкими возможностями анализа физико-механических свойств материалов на микро- и наноуровнях обладают сканирующие зондовые микроскопы. Однако с помощью существующих АСМ нельзя получить достоверную и полную информацию о вязкоупругих материалах (полимеры, биоткань), свойства которых в значительной степени зависят от соотношения продолжительности релаксационных переходов и длительности временного воздействия при испытаниях, температуры окружающей среды. Согласно известным теоретическим разработкам, достаточно полную информацию о поведении вязкоупругих материалах дает комплекс параметров: модуль упругости материала в равновесном состоянии; время релаксации (для полимеров в области λ переходов); вязкость; тангенс механических потерь материала в равновесном состоянии.
Определение этих параметров возможно с помощью комплекса, обеспечивающего как статическое, так и динамическое нагружение, при наличии соответствующих методик их регистрации. В этой связи работы по созданию комплекса для проведения испытаний полимерных нанокомпозитов, тонких пленок и биологических микро- и нанообъектов и методического обеспечения к нему являются актуальными и важными для практического применения.

Классификатор Европейской сети трансфера технологий IRC

• Электроника, информационные технологии и телекоммуникация
• Промышленное производство, материалы и транспорт
• Метрология и стандартизация
• Наука (химия, физика и т.д)

Предпочитаемые регионы

• Европа
• Азия

Практический опыт

Технология внедрена и используется.

Влияние на окружающую среду

Существенного влияния на окружающую среду не оказывает.

Предлагаемые формы сотрудничества

• Договор НИОК(Т)Р
• Совместное предприятие
• Продажа

Условия и ограничения при передаче технологии

—

Поддержка, предоставляемая при передаче технологии

• Техническая документация
• Услуги персонала