Fantastické nanotechnologie mění náš svět

Nanotechnologie - slovo, které se v poslední době objevuje stále častěji. Z médií na nás prší informace o nejrůznějších převratných produktech a aplikacích, které jsou umožněny právě rozvojem tohoto nového oboru technologií. Nanotechnologie, jak už název napovídá, se zabývá objekty s rozměry v řádu nanometrů (bývá uváděno 0,1 – 100 nm). Nejde však pouze o pozorování nebo vytváření těchto objektů, ale jejich cílené využívání a manipulace s nimi. Za těchto podmínek je zřejmé, že „stavebními prvky“ takových objektů budou molekuly či dokonce jednotlivé atomy. Nanotechnologie se dotýkají velmi širokého spektra lidských činností, od energetiky přes ekologii, zdravotnictví až po předměty denní potřeby. K největšímu rozvoji dochází v posledním desetiletí. Rozvoj by však nebyl možný, kdyby badatelé neměli k dispozici potřebné vybavení. K základním pomocníkům vědců zabývajících se nanovědou patří přístroje pracující s fokusovanými svazky částic. Jde především o elektronové mikroskopy (ať již prozařovací/ transmisní nebo rastrovací/skenovací) a v poslední době rychle se vyvíjející přístroje pracující s fokusovanými iontovými svazky (FIB = Focused Ion Beam). Obě zařízení jsou si v principu podobná, používají fokusované svazky částic pro zobrazování struktur o velikosti mikrometrů až nanometrů. Ionty v pracovním svazku přístrojů FIB mají mnohem větší hmotnost než elektrony, používané v elektronových mikroskopech. Svazek iontů fokusovaných do stopy u průměru několika nanometrů nebo mikrometrů je schopen odprašovat materiál z preparátů, které jsou do takového přístroje vloženy. Lze tedy provádět jakési obrábění na úrovni nanostruktur – „nanoobrábění“. Tato výhoda se však snadno může stát nevýhodou. Účinek nanoobrábění je nutné pozorovat a u přístrojů FIB je k tomuto pozorování použit stejný svazek fokusovaných iontů. Přesto, že intenzita svazku v tomto „pozorovacím“ režimu je mnohonásobně menší než při nanoobrábění, nelze se v principu ani zde zcela vyhnout odprašování materiálu. Řešení přináší nový typ přístroje, který kombinuje výhody rastrovacího elektronového mikroskopu a přístroje FIB. Jedná se o zařízení, které umožňuje používat elektrony i ionty současně, přičemž svazek elektronů je používán pro zobrazování a svazek iontů pro nanoobrábění. Přístroje se označují komerčně jako Dual Beam. Špičkovým výrobcem popsaných zařízení je firma FEI, která má své výrobní závody, laboratoře a předváděcí centra v řadě zemí na celém světě. Firma sídli v americkém Oregonu a vedle řady zákaznicky zaměřených poboček po celém světě má svá tři vývojově výrobní centra v USA, Nizozemsku a také v Brně. Brněnská pobočka firmy FEI má své výrobní i vývojové oddělení. S téměř třemi stovkami zaměstnanců vyrábí a dodává ročně stovky elektronových mikroskopů a přístrojů FIB do celého světa. Česká republika se tak řadí k zemím, které se podílejí na vývoji nových špičkových technologií. Přístroje v brněnské pobočce nejen vyrábějí, ale i vyvíjejí. K posledním přístrojům, které se v Brně podařilo úspěšně uvést na trh již v létě loňského roku, je Quanta 3D FEG. Quanta 3D FEG je přístroj z rodiny tzv. Dual Beam, tj. přístrojů pracujících se svazkem elektronů i iontů. Jde o typický přístroj určený převážně pro výzkum a vývoj biologických a průmyslových aplikací, kde je hojně využíváno nanotechnologií. Quanta 3D FEG kombinuje elektronový svazek s vynikajícím rozlišením lepším než 1 nm a velmi výkonný svazek iontů, jehož výkonnost je dnes největší na trhu. Díky technologii ESEMTM umožňuje práci s preparáty v jejich přirozeném stavu, preparáty není nutné před vložením do přístroje žádným způsobem připravovat (například pokovením). Výzkum nanotechnologií by se neobešel bez možnosti pracovat s chemickými látkami. Proto může být Quanta 3D FEG vybavena přídavným zařízením umožňujícím připouštění různých chemikálií do oblasti preparátu, na kterou dopadá svazek iontů či elektronů, a lokálně nanášet či odprašovat různé materiály. Každý přístroj, který opouští výrobní prostory, je připraven přesně podle požadavků zákazníka. Na přání si zákazník může přístroj ověřit ještě před dodáním a nechat si předvést základní parametry. O úspěchu přístroje svědčí obrovský zájem ze strany zákazníků, mezi něž patří především špičková průmyslová i akademická výzkumná pracoviště v nejvyspělejších zemích světa. Přestože cena takového přístroje se pohybuje v řádech desítek milionů korun, stále převládá poptávka.