Pierwszy na świecie miniaturowy mikroskop elektronowy MEMS, wytworzony przy użyciu technik mikroobróbki krzemu i szkła, chcą opracować badacze z Politechniki Wrocławskiej. Będzie to przenośne urządzenie o wymiarach kilku centymetrów.

O badaniach poinformowano na stronie Politechniki Wrocławskiej (http://pwr.edu.pl/uczelnia/aktualnosci/naukowcy-z-pwr-konstruuja-mikroskop-elektronowy-na-chipie-10366.html).

„Klasyczne mikroskopy elektronowe to urządzenia próżniowe, które mają duże wymiary, są ciężkie i drogie. Dlatego pracują jedynie w wyspecjalizowanych laboratoriach” – wyjaśnia prof. Anna Górecka-Drzazga z Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej.

Wyjaśnia, że w kilku ośrodkach naukowych na świecie podejmuje się próby zminiaturyzowania poszczególnych elementów mikroskopu, ale nikomu jeszcze nie udało się połączyć wszystkich komponentów w jedną funkcjonalną całość. „Problemem jest opracowanie spójnej technologii, a co najważniejsze wytworzenie wysokiej próżni w bardzo małej objętości. My część z tych trudności mamy już za sobą, dzięki naszym wcześniejszym badaniom” – tłumaczy prof. Górecka-Drzazga.

W zespole prof. Góreckiej-Drzazgi w Zakładzie Mikroinżynierii i Fotowoltaiki opracowano pierwszą na świecie jonowo-sorpcyjną pompę próżniową MEMS. „To naprawdę duże osiągnięcie. Nawet pompa opracowana w Instytucie Technologicznym w Massachusetts (MIT), której działanie bazuje na tym samym zjawisku, nie wytwarza wysokiej próżni” – twierdzi profesor. Dodaje, że ten innowacyjny wynalazek został już w Polsce opatentowany.

Naukowcy postanowili spróbować połączyć mikropompę z innymi miniaturowymi urządzeniami, czyli najpierw opracować mikroskop elektronowy MEMS, a w przyszłości lampę rentgenowską czy spektrometr mas.

Badaczka opowiada, że obecny rozwój technik MEMS (Mikro-Elektro-Mechaniczny System), umożliwia miniaturyzację wielu urządzeń. „Współczesne samochody, telefony komórkowe, cyfrowe aparaty fotograficzne i wiele innych sprzętów działa właśnie dzięki mikrosystemom, czyli miniaturowym czujnikom i aktuatorom wyposażonym w nowoczesną elektronikę” – mówi profesor.

„Chcemy wszystkie elementy mikroskopu zaprojektować w postaci urządzeń MEMS i zintegrować je na jednym chipie. Wykorzystamy do tego technologię, którą mamy już dobrze opracowaną, czyli zastosujemy techniki formowania przestrzennych struktur w krzemie i szkle. Źródłem elektronów będzie krzemowa katoda pokryta nanorurkami węglowymi, do tego dołączymy kolumnę elektronooptyczną, składającą się z kilku odizolowanych elektrycznie krzemowych elektrod. To one będą sterować skupieniem wiązki elektronów na badanej próbce” – wymienia prof. Górecka-Drzazga. Dalsze części mikroskopu to komora obserwacyjna na próbkę – z bardzo cienką, przezroczystą dla elektronów membraną, układ rejestrujący obraz i wspominana już pompa próżniowa.

Prace nad mikroskopem realizowane są w ramach grantu z Narodowego Centrum Nauki. „Pamiętajmy, że są to badania podstawowe. Wykonamy wersję demonstracyjną urządzenia, którego parametry na pewno nie będą jeszcze optymalne” – zaznacza prof. Anna Górecka-Drzazga. Dodaje, że produkowanie takiego urządzenia na skalę masową wymagałoby powołania międzynarodowego konsorcjum. „Polski przemysł niestety nie inwestuje w rozwój mikrosystemów” – dodaje szefowa grupy badawczej z PWr.

Źródło: PAP – Nauka w Polsce