"Bolhapatkolás"
Nanoszerkezetek kutatása a KFKI-ban

Az MTA KFKI Anyagtudományi Kutatóintézetében 1992-ben alakult meg a Nanotechnológiai Kutatócsoport. A nanotechnológiai szerkezetek alkatrészei nm (10^-9 m) méretûek, azaz mindössze néhány atomból, molekulából állnak. Ilyen miniatûrizálással egyetlen köbcentiméter térfogatban 10¹⁸ bit információt (ez többmilliárd könyv "hírtartalmának" felel meg) tároló számítógépeket, illetõleg olyan apró "gyárakat" lehetne létrehozni, melyeket csak mikroszkóp alatt tanulmányozhatunk. Ez ugyan még csak a jövõ lehetõsége, de az ekkora miniatûrizálást nem tiltják a természet törvényei. Mi több, nanotechnológia már az élõvilág kialakulása óta létezik Földünkön. Testünk sejtjeinek mikrométernyi sejtmagjaiban például a DNS mintegy 6x10⁹ bit információ tárolására képes!

A nanotechnológiai kísérleteket a pásztázó alagútmikroszkóp (Scanning Tunneling Microscope) tizenhét évvel ezelõtti megjelenése tette lehetõvé. Az alagútmikroszkópot felületek igen nagy felbontású leképezésére fejlesztették ki. Benne egy atomi finomságúra hegyezett tût mozgatunk 0.01 nm pontossággal egy (elektromosan vezetõ) minta felülete fölött. Ha a tût a felülethez nanométernyire közelítjük és közéjük kis feszültséget kapcsolunk, akkor a tû és és a felület között úgynevezett alagútáram folyik, melynek nagysága a tû csúcsa alatti felületdarab fizikai tulajdonságaitól függ. A tût a felület fölött mozgatva az alagútáram segítségével megalkotható a felület "térképe". Ha viszont a tû és a minta közé kapcsolt feszültséget egy pillanatra megnöveljük, vagy a tût elég közel visszük a felülethez, akkor a mintán apró bemélyedés, esetleg anyaglerakódás jön létre. Még az is elérhetõ, hogy csupán egyetlen atomot vegyünk fel a mintáról, vagy rakjunk le rá. Ez a módszer a jövõben lehetõvé teheti egész szerkezetek atomonként való felépítését.

Az egyedi atomok mozgatásának bravúrjára ma még csak néhány élenjáró laborban képesek, de "durvább", 10 nm jellemzõ méretû pöttyök felírására egyszerûbb technikák is alkalmasak. Ilyen pöttyökbõl tetszõleges rajzolatokat, akár betûket is elôállíthatunk. A parányi pöttyök létrejöttének mechanizmusát még alig ismerjük, ezért a nanotechnológiai kísérletek ma még többnyire tapasztalati alapon folynak. Keveset tudunk a létrehozott szerkezetek stabilitásáról is. Kutatócsoportunk ezért vizsgála -- elméleti modellek és ultravákuumban mûködõ alagútmikroszkóp segítségével -- a nanotechnológia fizikai alapkérdéseit. Olyan kérdéseket, mint például hogyan jön létre egy nanostruktúra és mi befolyásolja annak méretét, reprodukálhatóságát, stabilitását.