|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Разработка новых микрокантилеверов на основе пористого нанострутурированного оксида алюминия и анализ их чувствительностиНИР
- Руководитель НИР: Бойцова О.В.
- Ответственный исполнитель: Елисеев А.А.
- Участники НИР: Бухтоярова Е.А., Винокуров А.Л., Вячеславов А.С., Клименко А.А., Петухов Д.И.
- Подразделение: Факультет наук о материалах
- Срок исполнения: 28 марта 2013 г. - 25 декабря 2014 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): НК-13-08-01382/13
- Номер ЦИТИС: 01201355992
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Развитие новых поколений наноматериалов и нанотехнологий
- ПН России: Индустрия наносистем
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.17.15 Неорганическая химия
-
Ключевые слова:
сенсор, пористый оксид алюминия, химическая фотолитография
-
Описание:
Фундаментальной задачей проекта является разработка эффективного метода получения микрокантилеверов с наноструктурированой поверхностью на основе пленок пористого оксида алюминия и выявление зависимости их сенсорных свойств от структуры, морфологии и геометрических параметров. В рамка проекта помимо системного исследования совокупного воздействия на поверхность пленок наноструктурированного пористого материала методом химической фотолитографии и анодного окисления, исследуются основные закономерности возникновения аналитического сигнала в микромеханических сенсорах (кантилеверах) и степень влияния различных процессов, протекающих в привитых на оксид алюминия слоях, на поверхностное натяжение. Несомненно важной и актуальной фундаментальном аспекте задачей для материаловедения, нанотехнологии и сенсорики является возможность получения с помощью микромеханических устройств информации о веществах, адсобрцирующихся на пористую поверхность основе кантилеверов.
-
Основные результаты:
В ходе выполнения проекта были получены массивы микрокантилеверов на основе пленок пористого наноструктурированного оксида алюминия. Для этого методом анодного окисления были синтезированы пленки оксида алюминия, модифицирована методика химической фотолитографии для получения массивов кантилеверов различной формы и проведены эксперименты по формированию микрокантилеверов (и массивов микрокантилеверов) из полученных пленок пористого материала. При получении кантилеверов варьировалась величина заряда, пропущенного через алюминиевую фольгу и время травления. Изменение времен травления оказало существенное влияние на качество полученных микроструктур. Было подобраны оптимальные параметры фотолитографии, при которых теоретически рассчитанные геометрические параметры маски максимально соответствуют геометрическим параметрам кантилеверов. Удалось достигнуть высокого разрешения (около 2 мкм). Проведена аттестация сенсорных свойств микрокантилеверов. Установлено, что отражающей способности поверхности анодного оксида алюминия достаточно для детектирования колебаний кантилевера с помощью стандартной оптической схемы реализованной в сканирующих зондовых микроскопах, т.о. продемонстрирована возможность использования кантилеверов в качестве независимой колебательной системы, в том числе и для определения массы. Проведено уточнение амплитутдно-частотных характеристик кантилеверов из пористого оксида. Определены со 2-ой по 7-ую моды нормальных колебаний кантилевера в диапазоне рабочих частот 0-550 кГц. Также установлено, что увеличение пористости сильно снижает частоту собственных колебаний кантилевера. В результате изучения процессов, протекающих в привитых на оксид алюминия слоях белков (стрептавидина), проведена оценка чувствительности кантилевера ( порядка 10 пг).
- Добавил в систему: Бухтоярова Екатерина Анатольевна
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 28 марта 2013 г.-25 декабря 2013 г. | Разработка новых микрокантилеверов на основе пористого нанострутурированного оксида алюминия и анализ их чувствительности |
| Результаты этапа: В ходе выполнения работ в 2013 г. были получены массивы микрокантилеверов на основе пленок пористого наноструктурированного оксида алюминия. Для этого на первом этапе методом анодного окисления были синтезированы пленки оксида алюминия (диаметр пор 55 нм, расстояние между порами 230 нм), модифицирована методика химической фотолитографии для получения массивов кантилеверов различной формы и проведены эксперименты по формированию микрокантилеверов (и массивов микрокантилеверов) из полученных пленок пористого материала. При получении кантилеверов варьировалась величина заряда, пропущенного через алюминиевую фольгу и время травления. Изменение времен травления оказало существенное влияние на качество полученных микроструктур. Было подобраны оптимальные параметры фотолитографии, при которых теоретически рассчитанные геометрические параметры маски максимально соответствуют геометрическим параметрам кантилеверов. Для оценки качества проведенного травления по данным оптической и сканирующей электронной микроскопий были измерены величины разрешения литографии. Удалось достигнуть высокого разрешения (около 2 мкм). Проведена аттестация сенсорных свойств микрокантилеверов. Установлено, что отражающей способности поверхности анодного оксида алюминия достаточно для детектирования колебаний кантилевера с помощью стандартной оптической схемы реализованной в сканирующих зондовых микроскопах, т.о. продемонстрирована возможность использования кантилеверов в качестве независимой колебательной системы, в том числе и для определения массы. Общий вид амплитудно-частотной характеристики кантилеверов не зависит от области детектирования, а интенсивность анализируемого сигнала уменьшается при перемещении лазерного луча от конца к основанию балки. Экспериментально установлено, что при механическом возбуждении кантилеверов возникают как колебания перпендикулярные поверхности балки, так и вращающие. С увеличением толщины пористой балки ее жесткость увеличивается, что приводит к увеличению резонансной частоты перпендикулярных колебаний: от 500 кГц для балки с толщиной 2 мкм до 670 кГц для 30 микронной консоли. | ||
| 2 | 14 марта 2014 г.-25 декабря 2014 г. | Разработка новых микрокантилеверов на основе пористого нанострутурированного оксида алюминия и анализ их чувствительности |
| Результаты этапа: В ходе второго (последнего) этапа была оптимизирована методика получения массива кантилеверов толщиной 10 мкм из анодного оксида алюминия. Проведено уточнение амплитутдно-частотных характеристик кантилеверов из пористого оксида. Определены со 2-ой по 7-ую моды нормальных колебаний кантилевера в диапазоне рабочих частот 0-550 кГц. В результате изучения процессов, протекающих в привитых на оксид алюминия слоях белков (стрептавидина), проведена оценка чувствительности кантилевера ( порядка 10 пг). Также установлено, что увеличение пористости сильно снижает частоту собственных колебаний кантилевера. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".