Nanometrologie
Nanometrologie je rychle se rozvíjejícím oborem metrologie - vědy o měření. Na rozdíl od většiny
typických metrologických disciplín se nanometrologie nezabývá jen jednou fyzikální veličinou, ale
snaží se zabývat problematikou měření nejrůznějších veličin s vysokým prostorovým rozlišením, typicky
v řádu nanometrů. To s sebou často nese i potřebu měření těchto veličin s vysokou přesností a ve velmi
malých absolutních hodnotách.
Nanostruktury jsou všude kolem nás, ať už jsou vytvořené člověkem, nebo přírodou. Struktura a tvar
povrchu ovlivňují funkční vlastnosti materiálu v jakémkoliv měřítku, nicméně
právě v malých rozměrech se tento jev projevuje zdaleka nejvíce. Tvar a funkční vlastnosti
jsou zde neoddělitelně propojeny a naším cílem je měřit obojí s to co možná nejvyšší přesností.
Shrnutí typických postupů a technik využívaných v oboru nanometrologie je možné provést podle
veličin, které se snažíme měřit, jak je tomu na této stránce, nebo podle měřicích technik, které použijeme, jako je tomu
v přehledu technik.
Pokud se pokusíme o výčet typických veličin, které se snažíme měřit, dostaneme následující seznam:
- měření morfologie a následně vyhodnocení tvarů a rozměrů,
- objemová struktura, tj. mapování rozložení materiálu pod povrchem vzorku,
- mechanické vlastnosti, jako jsou indentační tvrdost, nebo modul pružnosti,
- elektrické vlastnosti, jako kontaktní potenciál, nebo rozložení elektrostatického pole,
- magnetické vlastnosti, například rozložení magnetizace,
- termální vlastnosti, jako je tepelná vodivost či lokální teplota,
- lokální chemické složení, nebo alespoň veličiny jemu úměrné,
- optické vlastnosti, jako je index lomu, nebo absorpční koeficient.
Jak je uvedeno v přehledu technik, zdaleka nejčastěji používaným zařízením
pro taková měření je rastrovací sondový mikroskop (SPM - scanning probe microscope). Provedení měření
tak, aby výsledkem byly kvantitativní výsledky (číslo se známou nejistotou) je však často nesnadné
a u mnohých z metod bohužel ještě stále nemožné.
Český metrologický institut není zdaleka jediným evropským národním metrologickým institutem
věnujícím se nanometrologii. Důraz kladený na tento obor je přímo úměrný průmyslové rozvinutosti dané země a proto
v významným hráčům na poli nanometrologie patří zejména
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Německo),
National Physical Laboratory (UK),
Metas (Švýcarsko),
Mikes (Finsko),
LNE (Francie),
NMi (Nizozemí),
INRIM (Itálie), a mnohé další. Metrologické instituty vzájemně spolupracují pří vývoji
nových metod měření a interpretace dat v rámci projektů Euromet, EMRP a dalších.
Různým aspektům měření v nanoměřítku se věnují také mnohé špičkové vědecké instituce v České republice, například
Fyzikální ústav AVČR, MFF UK, nebo
Ústav přístrojové techniky AVČR
|
