Gyulai József

Az emberiség útja a nanovilág felé

III. A nanotudomány elvei

Az anyagoknak atomi szintű láthatóvá tétele a 20. század nagy eredményei közé tartozik. Ezeknél a módszereknél az "atomi felbontás" mindig is közvetett láthatóvá tételt jelent, azaz nem magát az atomot látjuk, hanem atomok közös megnyilvánulását - mint például az atomi felbontású transzmissziós elektronmikroszkópiai képnél. Fokozatosan fedezték fel és törtek előre azok az eljárások, amelyek ugyan közvetettek, de az egy-egy atom által kibocsátott "válaszjelet" érzékelik - ilyen a már említett pásztázó alagútmikroszkóp és pásztázó atomerő-mikroszkóp, de ilyen a már jó félévszázados ötlet, az ún. téremissziós mikroszkóp is.

A következő lépésben az emberiség már azokat a módszereket kereste, amelyek atomi szinten kézben tartott "megmunkálást" jelentenek. Az elmúlt néhány évtizedben megjelentek olyan fizikai módszerek, amelyekkel ilyen rétegeket lehetett előállítani, ezeket azután - például a mikroelektronika rajzolatkészítő eljárásaival - a kívánt alakra lehetett "faragni". Ilyenek a speciális oxidnövesztések, a molekulasugaras epitaxia (MBE).

A nanotudomány eredetileg az egyedi manipulációk kifejlődésével indult. Ehhez egy szellemesen egyszerű műszaki termék létrejötte kellett, az ún. piezokerámiáé. Ez a keramikus anyag, ha elektromos feszültséget adnak rá, reprodukálhatóan összehúzódik, illetve kitágul. Ez az alakváltozás olyan kicsiny, hogy az atomi méretek tartományában szabályozható. Binnig és Rohrer Nobel-díjas ötlete volt, hogy így atomi pontossággal lehet egy tűt a vizsgálandó, illetve átalakítandó felület mentén mozgatni (pásztázó alagútmikroszkóp, STM).