SERBIATRIB ‘11
Serbian Tribology
Society
12th International Conference on
Tribology
Faculty of Mechanical
Engineering in Kragujevac
Kragujevac, Serbia, 11 – 13 May 2011
NANOTECHNOLOGIES:ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ
APPLICATIONȱOFȱAFM/MFMȱINȱMATERIALȱ
CHARACTERIZATIONȱȱ
Lidija Matija, Radivoje Mitroviü, Ĉuro Koruga
Mechanical Engineering Faculty Belgrade
Abstract: Nanotechnologies comprise techniques and methods used to study, design and manufacture nano
devices, as a special way to organise atoms and molecules. Nanotechnology is revolutionizing many
significant areas of engineering, biotechnology and medicine. One of the problems not known at macro scale
and noticed at nanometer level, is derived from the increase of number of surface atoms in total number of
nanostructure atoms. This, on one side, leads to great changes of physical and chemical characteristics of a
material that can be favorable utilized, but on the other side, surface energy increase due to decrease of
dimensions makes most of nano - structured materials to be thermodynamically unstable and metastable
systems. One of the main challenges in production, characterization and processing of nanomaterials are
overcoming the problem of high surface energy and prevention of growth of constituting particles of a
nanomaterial, due to their constant tendency to lower high surface energy.
Today, there are three main directions of nanosystems development: (1) physically oriented
nanotechnologies, (2) chemically oriented nanotechnologies and (3) integrative physico-chemical oriented
nanotechnologies. In scope of physically oriented nanotechnologies, three main techniques used for
characterization of physically oriented systems are: STM (scanning tunneling microscope), AFM (atomic
force microscope) and MFM (magnetic force microscope).
More and more often the question is raised whether the nanotechnology is a new technological revolution
(the first - steam machine, the second - computers, the third - artificial intelligence) or not. A majority of
experts think that it is, but some has an opinion that it is something more than previous technological
revolutions, because in comparison to all others, it much more seriously and more obviously asks the
question "What is a human"? Classification of scientific - technological revolutions can be done in different
ways, but the most appropriate one is substitution of human activities by the machine. Nanotechnology can
be considered as the fourth technological revolution that will enable creation of nano-systems as "self
created" entities under the auspice of macroscopic nano-reactor (similar to the embryogenesis process), that
will be able to create macroscopic systems capable to reproduce and enhance themselves in a completely
new way. In such a new system, it is considered that manual, intellectual, routine and creative capabilities
will be integrated, and should be complementary and compatible to human capabilities.
12th International Conference on Tribology – Serbiatrib’11
17
NANOTEHNOLOGIJE:
PRIMENA AFM/MFM U KARAKTERIZACIJI MATERIJALA
Lidija Matija, Radivoje Mitroviü, Ĉuro Koruga
Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu
Abstrakt: Nanotehnologije obuhvataju tehnike i metode koje se koriste za prouþavanje, projektovanje i
izradu ureÿaja na nano nivou, kao posebne organizacije atoma i molekula. Nanotehnologija je do sada
revolucionarizovala mnoge veoma važne oblasti inženjerstva, biotehnlogije i medicine. Jedan od problema
koji je nepoznat na makroskali, a uoþava se na nanometarskom nivou proistiþe iz porasta broja površinskih
atoma u ukupnom broju atoma nanostruktura, što s jedne strane dovodi do velikih promena fiziþkih i
hemijskih svojstava materijala koje se mogu povoljno iskoristiti, ali na drugoj strani poveüanje površinske
energije usled smanjivanja dimenzija dovodi do toga da je veüina nano – struktuiranih materijala
termodinamiþki nestabilna i metastabilna. Prevazilaženje problema velike površinske energije i spreþavanje
rasta gradivnih þestica nanomaterijala usled stalne tendencije da smanje veliku površinsku energiju jedan je
od glavnih izazova u proizvodnji, karakterizaciji i obradi nanomaterijala.
Danas postoje tri glavna pravca razvoja nanosistema: (1) fiziþki orijentisane nanotehnologije, (2)
hemijski orijentisane nanotehnologije i (3) integralne fiziko-hemijski orijentisane nanotehnologije. U okviru
fiziþko orjentisanih nanotehnologija tri glavne tehnike koje se primenjuju za karakterizaciju fiziþko
orijentisanih sistema su: STM (skenirajuüi tunelski mikroskop), AFM (mikroskop meÿuatomskih sila) i MFM
(mikroskop magnetnih sila).
Sve se þešüe postavlja pitanje da li je nanotehnologija nova tehnološka revolucija (prva-parna
mašina, druga-kompjuteri, treüa-veštaþka inteligencija) ili ne. Veüina struþnjaka misli da jeste, ali neki misle
i da je ona nešto više od dosadašnjih tehnoloških revolucija, jer u odnosu na sve dosadšne ona mnogo
ozbiljnije i oþglednije postavlja pitanje “šta je þovek“?. Klasifikacija nauþno-tehnoloških revolucija može se
vršiti na razliþite naþine, ali jedan od najprikladnijih je zamena ljudskih aktivnosti mašinskim.
Nanotehnologiju možemo smatrati þetvrtom tehnološkom revolucijom koja üe omoguüiti stavaranje
nanosistema kao „samoniklih“ tvorevina pod okriljem makroskopskog nano-reaktora (sliþno kao proces
embriogeneze), koji üe biti u moguünosti da izgrade makroskopske sisteme sposobne da na jedan nov naþin
reprodukuju i unapreÿuju sebe. U jednom takavom sistemu smatra se da biti integrisane manuelne, umne,
rutnske i kreativne sposobnosti, koje u odnosu na ljudske treba da budu komplementarne i kompatibilne.
Kljuþne reþi: Nanotribologija, AFM, MFM, Materijali
1. AFM/MFM: SKENIRAJUûE
MIKROSKOPIJE ATOMSKIH I
MEĈUMOLEKULARNIH SILA
1.1 AFM
Skenirajuüa mikroskopija atomskih sila (Atomic
Force Microscopy – AFM) je metoda
karakterizacije materijala pomoüu lokalnog merenja
meÿuatomskih sila. Lokalno (sondirajuüe) merenje
se ostvaruje pomoüu nanokonzolnog senzora
izraÿenog iz konzolnog dela dužine oko 50-500 ȝm
i konusnog ili piramidalnog dela koji se nalazi na
kraju konzolnog dela i koji je usmeren u
vertikalnom pravcu ka uzorku. Radijus vrha
konusnog (piramidalnog) završetka se kreüe od 790 nm i zavisi od namene senzora.
Rezolucija skenirajuüih sondirajuüih mikroskopa
se danas kreüe oko 1.0 pm, ili 10-12 m, što trenutno
zadovoljava najstrožije zahteve nauke o
18
materijalima, a time i nano-nauke. Rezolucija
snimanja je u veüoj meri ograniþena uslovima
kvaliteta pripreme uzorka (površine uzorka) koji u
nauþnoj literaturi ne dobija adekvatnu pažnju iako
bi se moglo reüi da je, posmatrajuüi pojedinaþni
doprinos svake od faza, priprema uzorka
najznaþajnija komponenta u procesu dobijanja
snimka materijala u atomskoj rezoluciji.
Brojni su razlozi velikog uspeha i opšte
prihvaüenosti metode AFM u nauci od kojih je
veüina povezana sa tehniþkim rešenjima
primenjenim u metodi. Ono što AFM izdvaja u
odnosu na druge metode jeste neinvazivnost metode
koja omoguüava karakterizaciju uzoraka i u
atomskoj rezoluciji bez unošenja poremeüaja u
strukturi. Iz ove osobine proistiþe i druga prednost
AFM koja je moguünost karakterizacije u uslovima
kontrolisane atmosfere i karakterizacija u
teþnostima, što su uslovi koji mogu blisko
odgovarati prirodnom okruženju. Imajuüi u vidu
pomenutu malu invazivnost dobijamo moguünosti
12th International Conference on Tribology – Serbiatrib’11
primene ove metode ne samo u tehnici nego i u
biološkim i biomedicinskim istraživanjima koja
pokazuju veliku osetljivost prema promeni uslova
pod kojima se eksperiment odvija. Upravo se od
primene AFM u biomedicini oþekuje veliki pomak
u razumevanju veze izmeÿu strukture i funkcije
sistema na molekularnom nivou.
Metoda AFM omoguüava i snimanje u širokom
opsegu uslova sredine. Tako je moguüe podešavati
temperaturu u širokom opsegu: od uslova hlaÿenja
teþnim helijumom sve do nekoliko stotina stepeni
na celzijusovoj skali. Moguüe je izvršiti i
prilagoÿenje atmosfere uvoÿenjem odgovarajuüih
gasova ali i snimanje u uslovima veoma visokog
vakuuma (Ultra High Vacuum – UHV). Trenutno
najnaprednija primena AFM (ali i tehniþki
najzahtevnija) se odnosi na moguünosti snimanja u
teþnoj sredini u kojoj je moguüe u velikoj meri
oponašati uslove realnih procesa, pogotovo u
biološkim i biomedicinskim istraživanjima.
Na slici 1 je dat shematski prikaz principa rada
mikroskopa meÿuatomskih i meÿumolekularnih sila.
Uzorak koji se ispituje nalazi se na postolju koje
pokrece piezoelektriþni izvršni element koji
ostvaruje kretanje uzorka u tri dimenzije: dve
dimenzije ostvaruju ravansko skenirajuüe kretanje –
liniju po liniju, dok je treüe, visinsko kretanje,
diktirano informacijom koju generiše nanokonzola
koja se nalazi u stalnoj interakciji sa uzorkom i pod
uticajem je privlaþno-odbojnih sila koje potiþu od
njihove interakcije. Poznavajuüi dinamiþke osobine
nanokonzolnog senzora i stepeni zakon promene
meÿumolekularnih
sila
(Lenard-Džounsov
potencijal) iz dobijene interakcije se dobijaju
karakteristike ispitivanog materijala.
Slika 1. Shematski prikaz rada ureÿaja za merenje medjuatomskih i meÿumolekularnih sila (AFM).
Intenzitet privlaþno-odbojnih sila zavisi od
rastojanja izmeÿu nanokonzole i uzorka koje
odreÿuje promenljiva kontura površine uzorka.
Promene rastojanja generišu promene intenziteta
sila koje savijaju nanokonzolu. Ugib nanokonzole
se registruje pomoüu ugla pod kojim se laserski
zrak, usmeren na vrh nanokonzole, odbija ka
fotodetektorskom senzoru þija je svaka taþka
opremljena diodom osetljivom na svetlost, koja
lasersku odbijenu svetlost pretvara u elektriþni
signal. Položaj odbijenog zraka, odnosno
poznavanje pozicije diode koja prima odbijeni
12th International Conference on Tribology – Serbiatrib’11
laserski zrak, omoguüava stalno praüenje vertikalne
pozicije (ugiba) nanokonzole. Informacija o ugibu
se prenosi u korekcioni element koji grešku, nastalu
promenom visine profila u odnosu na poþetnu
ravnotežnu vrednost (odreÿenu na poþetku
snimanja) poništava tako što pomera uzorak u
vertikalnom pravcu pomoüu piezoelektriþnog
izvršnog elementa, kako bi se ugib nanokonzole
stalno održavao na konstantnoj vrednosti (poþetna
vrednost). Poþetna vrednost ugiba jeste ravnotežno
stanje privlaþnih meÿumolekularnih sila i sila
otpora usled krutosti nanokonzolnog nosaþa
19
senzora. Sva pomeranja piezoelektriþnog organa
uzrokovana su promenama na konturi površine
uzorka tako da zapis vertikalnog pomeranja uzorka
(piezoelektriþnog izvršnog elementa) zapravo
predstavlja zapis izgleda konture površine uzorka.
Podaci za svaku liniju-presek uzorka se beleže u
raþunaru, koji je nosilac funkcija upravljanja i
obrade podataka, i na kraju se sve linije spajaju,
þime se dobija 3D rekonstrukcija topografskog
izgleda površine uzorka. Kako sila interakcije na
zavisi od elektriþne provodnosti uzorka to se mogu
ispitivati i neprovodni materijali.
2.2 MFM
Mikroskopija magnetnih sila (Magnetic Force
Microscopy – MFM) je metoda karakterizacije
magnetnih struktura sa izraženom osetljivošüu na
komponente magnetnog polja þiji pravac odstupa
od horizontalnog dakle poseduje ne-nultu
komponentu u pravcu ose simetrije senzora. Za
razliku od drugih metoda koje omoguüavaju
snimanje magnetnih osobina celokupne zapremine
materijala, MFM pruža informacije o raspodeli
nosilaca magnetnih osobina u tankom površinskom
sloju materijala.
U metodi MFM se koristi „tehnika dva
prolaza“ (prolaz senzora), kod koje se u „prvom
prolazu“ prikupljaju informacije o topografiji
uzorka dok se u „drugom prolazu“ vrši merenje
magnetnih sila.
Dopunske tehnike zasnovane na MFM
obuhvataju mapiranje magnetootpornosti (eng.
Magnetoresistive Sensitivity Mapping – MSM) i
visokofrekventnu MMS (eng. High Frequency
MFM – HFMFM) kao i merenje magnetne
disipacije (eng. Magnetic Dissipation Microscopy –
MDM).
Kvalitativna MFM predstavlja proširenje
dinamiþkog režima rada MAS i osnovni režim rada
MMS. Postupak merenja se sastoji iz istovremene
akvizicije dva snimka, jednog kojime se odreÿuje
topografija (standardnim polukontaktnim režimom)
i drugog kojime se odreÿuju magnetne osobine.
Slika 2. prikazuje primer snimka MMS.
Postupak drugog prolaza se izvodi tako što
senzor, na osnovu informacije o topografskom
profilu uzorka, formira odstojanje od uzorka (koje
je podešljiva veliþina koja se inicijalno zadaje) koje
ima za zadatak da prostorno razdvoji uticaj van der
Valsovih sila od uticaja magnetnih sila koje sporije
opadaju sa rastojanjem.
20
Slika 2. Ilustracija tehnike „dva prolaza“. Slika levo: u
prvom prolazu senzor prenosi informaciju o topografiji
površine uzorka. Slika desno: u drugom prolazu sistem
upravljanja prati putanju koja je prethodno odreÿena
informacijom o profilu topografije, i na zadatoj visini
održava odstojanje od uzorka opisujuüi identiþan
topografski profil. Formirano odstojanje omoguüava
fiziþko filterovanje van der Valsovih sila uz
registrovanje samo magnetnih sila.
Metoda MFM zahteva i upotrebu posebnih
senzora þiji vrh sadrži feromagnetnu komponentu
koja može primiti odreÿen stepen magnetizacije
koja se koristi u interakciji sa magnetnim poljem
uzorka. Klasiþan senzor poseduje vrh koji je
obložen presvlakom izraÿenom od tankog filma
feromagnetnog materijala koji se sastoji iz sloja
kobalta, debljine od oko 35-60 nm. Posledica
prisustva feromagnetnog filma je poveüanje
radijusa zaobljenja vrha sonde i delimiþan gubitak
lateralne rezolucije koja trenutno iznosi oko 30-50
nm. Pitanje lateralne rezolucije predstavlja predmet
razvoja tehniþkog rešenja senzora tako da se
oþekuje da u bliskoj buduünosti lateralna rezolucija
snimanja dostigne i manje vrednosti.
Osim
klasiþnih
senzora
(sa
filmom
feromagnetnog materijala) u upotrebi su i senzori
na þijem se vrhu nalaze ugljeniþne nano-tube
(UNT) preþnika oko 1.2 nm koje poseduju
paramagnetska svojstva. Kao paramagnetni
materijali, senzori sa UNT poseduju izuzetnu
osetljivost na spoljašnje magnetno polje u koje
unose minimalnu pertubaciju uz istovremeno
12th International Conference on Tribology – Serbiatrib’11
pružanje vrhunske lateralne rezolucije. Oþekuje se
da ovi senzori budu unapreÿeni dodavanjem
feromagnetnih komponenti u sastav ugljeniþne
nanotube þime bi se znaþajno proširio opseg
magnetnih interakcija izmeÿu senzora i uzorka.
Konstanta krutosti mora biti dovoljno velika,
kako bi obezbedila stabilnost u polukontaktnom
režimu, ali i dovoljno mala kako bi nanokonzolni
nosaþ imao visoku osetljivost na slabe magnetne
sile (þije se merenje sprovodi u drugom prolazu).
Specifikacije za konstante krutosti veüine senzora
se kreüu u opsegu od 0.5-10.0 N/m. Skladištenje
magnetnih nanokonzolnih senzora zahteva upotrebu
odvlaživaþke komore kojom se spreþava adhezija
vlage i neþistoüa na površinu senzora. Takoÿe,
senzori se moraju zaštiti od dejstva vazduha i
drugih oksidacionih sredstava koja mogu izmeniti
fiziþko-hemijska svojstva magnetnog filma. Neki
proizvoÿaþi koriste zaštitu magnetnog filma slojem
hroma debljine 20 nm koji omoguüava veüu
mehaniþku i magnetnu stabilnost i produženje
radnog veka senzora. Ipak, uprkos prisustvu
zaštitnog filma, veüina proizvoÿaþa senzora i
mikroskopa preporuþuje þuvanje senzora u
odvlaživaþkim komorama.
Magnetnu silu odreÿujemo, na osnovu energije
interakcije izmeÿu senzora i uzorka, sledeüim
izrazom:
Fs u
’Es u
(1)
Slika 3. Ilustracija rezultata metode AFM. Snimani uzorak je hidrogel dopiran kobaltom. Površina snimanog uzorka je
1x1 ȝm. Slika levo: uporedni snimak topografije površine (þija maksimalna visina profila iznosi 43.6 nm) i magnetnih
osobina (snimak gradijenta magnetnog polja). Slika desno: trodimeznionalan prikaz topografije i magnetizma na kome
se uoþava razdvajanje feromagnetne komponente (kobalt) od polimerne mreže (hidrogel) koja predstavlja nosaþ i
pokazuje znaþajno slabiju reakciju na prisustvo magnetnog polja nanokonzolnog senzora
U praktiþnoj primeni se interakcija senzoruzorak aproksimira jednodimenzionalnim sluþajem
kod koga se razmatra samo komponenta u
vertikalnom pravcu (z) a zanemaruju komponente u
horizontalnim pravcima (x, y):
Fz
w
Es u
wz
(2)
12th International Conference on Tribology – Serbiatrib’11
U sluþaju postupka merenja magnetnih sila ova
aproksimacija ima dodatnu opravdanost zato što se
merenje magnetnih osobina vrši na odstojanju od
uzorka þime se proseþan vremenski položaj
oscilujuüe sonde dodatno usklaÿuje sa pravcem
upravnim na osu simetrije senzora. Osim toga,
odstojanje doprinosi i prigušenju odstupanja od
vertiklanog pravca nastalih promenama profila
(usmerenja vektora normale na površinu materijala).
21
2. ISPITIVANJE UGLJENIýNOG ýELIKA
POMOûU AFM/MFM
Slika 4. Snimci senzora koji se koriste u metodi MMS
dobijeni skenirajuüim elektronskim mikroskopom. Slika
levo: senzor tipa NSC18/CoCr (proizvoÿaþ MikroMasch,
Estonia). Garantovani radijus vrha senzora je manji od
90 nm. Slika desno: senzor tipa PPP-LM-MFMR-20
(proizvoÿaþ Nanosensors, Švjacarska). Garantovani
radijus vrha senzora je manji od 35 nm.
Pomoüu AFM-a dobijamo topografiju površine
uzorka vrlo visoke rezolucije i možemo uoþiti i
najmanje promene sve do 10 pm. Meÿutim, kod
nekih materijala kao što su ugljeniþni þelici
možemo videti popunjenost prostora materijalom
pomoüu AFM, kao što je to dato na slici 5 (levo),
ali pomoüu MFM (desno) vidimo da postoji izrazito
smanjen gradijent magnetnog polja. Kako je gvožÿe
magnetik, a ugljenik dijamagnetik to iz uporedne
analize zakljuþujemo da je granula veliþine oko
nekoliko stotina nanometara u stvari, ugljeniþna
nanopartikula. Ostala, izrazito crna polja, na slici
desno ukazuju na nehomogenost
materijala
(rasporeÿenosti ugljenika u þeliku). U sluþaju da
imamo ulegnuüa u topografskoj slici AFM, a
izraziti magnetizam na tom mestu na MFM tada
mogu nastati dva sluþaja: stanje Fe (jonsko) je
razliþito ili se na tom mestu nalazi kiseonik (koji je
kao molekul O 2 paramagnetik).
Uporedna
topografska
i
magnetna
karakterizacija ugljeniþne partikule veliþine 250 nm
u ugljeniþnom þeliku data je na sl. 5. Pojava ovakve
nehomogenosti može dovesti do pojave nanopukotina koje pod dinamiþkim optereüenjem se
spajaju i postaju mikro pukotine i na kraju, makro
pukotine. Sliþan problem može nastati zbog
prisustva kiseonika (molekularnog, O 2 ).
Slika 5. AFM/MFM iste površine za ugljeniþne þelike.
22
12th International Conference on Tribology – Serbiatrib’11
Slika 6. (a) Topografska karakterizacija ugljeniþne partikule u ugljeniþnom þeliku
Slika 6. (b) Magnetna karakterizacija ugljeniþne partikule u ugljeniþnom þeliku (pojava”magntenih rupa”)
3. ZAKLJUýAK:
Mikroskopija magnetnih sila (MFM) se koristi
za snimanje gradijenta magnetnog polja i njegove
distribucije po površini uzorka. MFM ima
moguünost snimanja magnetnog podruþja od svega
nekoliko nanometara. MFM koristi tehniku dva
prolaza, a detektovanje magnetnih sila se vrši u
drugom prolazu. Varijacije MFM ukljuþuju
Magnetoresistive Sensitivity Mapping (MSM) i
High Frequency MFM (HFMFM) kao i Magnetic
Dissipation Microscopy (MDM). Navedene tehnike
zahtevaju upotrebu kantilevera sa magnetnom
presvlakom (Co-Cr). Ista presvlaka je formirana i
na poleÿini kantilevera zbog prevencije savijanja i
poveüanja refleksije laserskog snopa. Iako je
12th International Conference on Tribology – Serbiatrib’11
kantilever namagnetisan prilikom proizvodnje,
poželjno je i dodatno, naknadno, namagnetisavanje
pomoüu magneta. Vrednost namagnetisanja
kantilevera je obiþno izmedju 50 i 100 nT.
Konstanta elastiþnosti i rezonantna frekvencija
kantilevera obezbeÿuju stabilnost u tapping modu i
visoku osetljivost na slabe magnetne sile u drugom
prolazu. Za þuvanje ovih kantilevera mora se
koristiti specijalna posuda (odvlaživaþ) da bi
vlažnost bila kontrolisana. Takoÿe, moraju se zaštiti
od dejstva vazduha i kiselina.
Danas je nanotehnologija prisutna na svim
renomiranim univerzitetima u svetu. Države poput
SAD, Japana, Evropske Unije, Kine i Rusije ulažu
velika sredstva u razvoj nanotehnologija. Mnoge
svetske kompanije u svoj razvoj uvrstile su
23
nanotehnologije, a neke su poþele da i plasiraju
nanotehnološke proizvode na tržište. U domenu
zaštite od UV zraþenja nanopartikule na bazi ZnO i
TiO 2 pokazala su izrazite prednosti. Generalno,
nanopartikule obezbeÿuju i do deset puta bolju
hemijsku reakciju nego klasiþni materijal, jer se
poveüava aktivna površina na kojima se odigrava
hemijska reakcija. U razvijenim zemljama veü
postoje automobili bez brisaþa na šoferšajbnama, a
razlog tome je nanotehnološko rešenje koje ne
dozvoljava zadržavanje kišnih kapi ili prašine.
Athezione sile su manje od smiþuüih sila na
površini stakla, što se obezbeÿuje nanoporama koje
se golim okom ne primeüuju. Sliþna situacija je i sa
veoma otpornim premazima i tankim filmovima na
habanje koji štite automobile i nedozvoljavaju
stvaranje ogrebotna. Od nanotuba se prave prvi
elektronski prekidaþi i sklopovi za potrebe
nanoelektronike, a u mašinstvu užad þija je zatezna
þvrstoüa od 8-10 puta veüa nego kod proizvoda od
istog materijala i istog preþnika. Što se tiþe tekstilne
industije na pomolu je prava revolucija, jer se radi
na razvoju tekstlnih vlakana koja üe biti
biokompatibilna i komlemetarna sa kožom, a koja
üe pored standardne funkcije koju imaju odevni
pedmeti imati i ulogu biosenzornog sistema. Kako
se na koži u triger zonama reprezentuju funkcije
pojedinih organa tela to üe se u buduünosti moüi
napraviti „intiligentna odeüa“ koja üe izveštavati
nosioca ili lekara (telemetrijski) o zdravstvenom
stanju
osobe
koja nosi „nanotehnološku
intiligentnu“ odeüu.
Nanotehnološka partikularna rešenja u oblasti
instrmentacije i materijala je i dalje u usponu.
Njihova primena je obiþno u poboljšanju postojeüih
klasiþnih tehnoloških rešenja, ali se uoþava i
tendencijaja integralnog pristupa. Može se reüi da
su nanotehnologije danas u povoju, odnosno u eri
„kamenog doba“. U okviru veüine postojeüih
tehnoloških disiplina nanotehnologije nalaze sve
veüu primenu, ali se polako formira i novi
tehnološki pravac koji traga za nanositemskim
rešenjima u kojima su integrisana organizaciona,
energetska, informaciona i upravljaþka rešenja. Za
sada su domintna dva glavna pravca razvoja, jedan
je fiziþki orjentisane nanotehnologije, a drugi
hemijski orjentisane nanotehnologije. U bliskoj
buduünosti oþekje se, kao prvi korak, integracija
ova dva prvca na „primtivnom“ nivou, a zatim i
njihova sinergija.
Integralni nanotehnološki pristup podrazumeva
izbor samo-asemblirajuüih materijala, pa zato
nanomaterijal mora biti kodogen (sliþno kao DNK),
24
baziþni energetski izvor mora biti molekularni
(sliþan ATP), organizacijona struktura treba biti
samo-organizujuüa, što implicira da informaconi
procesi trebaju imati dva kanala: klasiþni i kvantni.
Nano-upravljanje mora biti imanentno sistemu, i po
svom karakteru prirodno, što podrazumeva
dvostruko: unutrašnje i spoljašnje, odnosno lokalno
i globalno. U ovakvom pristupu biomimikra je
neophodna, ali nanotehnološko rešenje u odnosu na
biološko je kao let ptice i let aviona, oba sistema
imaju krila, ali let je u osnovi razliþit. Ono što im je
zajedniþko je let kroz istu sredinu (vazduh), pa üe
zajedniþko biološkim i nanotehnološkim sistemima
biti
voda.
Makroskopska
manifestacija
nanotehnološkog sistema poþivaüe na viskoznoelastiþnim
svojstvima
samo-asemblirajuüeg
kodogenog
nanomaterijala.
Voda
postaje
nezamnljiva unutrašnja aktivna radna supstanca,
kao sredina nanotehnološkog sistema u kojoj su
uronjeni visko-elastiþni kodogeni i samoasemblirajuüi nanomaterijali.
REFERENCE:
[1] Matija, L., Nanotechnology: Artificial Versus
Natural Self-Assembly, FME
Transactions,
Vol.32, pp.1-14, 2004
[2] Koruga,Dj. Hameroff,S., Withers,J., Loutfy,R., and
Sundareshan,M., Fullerene C 60 : History, Physics,
Nanobiology, Nanotechnology, North.Holland
(Elsevier), Amsterdam, 1993.
[3] Binnig,G.,
Rohrer,H.,
Scanning
tunneling
microscopy, Helvetica Physica Acta, 55: 726735,1982.
[4] Kroto,H.W.,Heath,J.R.,O’Brein,S.C.O., Curl,R.F.,
:
Buckministrefullerene,
Smally,R.E.,
C 60
Nature,318:162-163,1985.
[5] D. Kojiü, R. Mitroviü, L. Matija, Ĉ. Koruga:
Magnetic Force Microscopy application in steel
structure and milling process parameters evaluation,
Materials and Manufacturing Processes, 532-2475,
Volume 24, Issue 10, 2009, Pages 1168 – 1172.
[6] D. Kojiü, L. Matija, Lj. Petrov, R. Mitroviü, Dj.
Koruga: Surface characterization of Pb 1-x Mn x Te
alloy by Atomic Force Microscopy and Magnetic
Force
Mode,
Surface
Engineering,
0.1179/174329409X409369.
[7] M.Papiü-Obradoviü, S. Miljkoviü, L. Matija, J.
Munüan, Ĉ.Koruga, Osnove nanomedicine:
Embriologija, Farmakologija, Nanotehnologija,
DonVas, Beograd, 2010.
[8] Matija, L, Kojiü,D., Vasiü,A., Bojoviü,B.,
Jovanoviü, T., Koruga,Ĉ., Uvod u nanotehnologije,
DonVas-Nauka, beograd 2011.
12th International Conference on Tribology – Serbiatrib’11
Download

PDF