Неземная красота нанотехнологий

Нанотехнологии  не только полезны, но зачастую и чрезвычайно красивы. Общество исследования материалов (Materials Research Society) с 2005 года дважды в год проводит весьма оригинальный конкурс под названием «Наука как искусство».

На этот конкурс исследователи со всего мира присылают фотографии микро- и наноструктур в самом прямом смысле неземной красоты. Сегодня мы расскажем о наиболее эффектных из них, занявших в свое время первые или вторые места.

Эта картина называется «Одуванчик в Наномире». Создана она следующим образом. На кремниевой подложке с помощью химического осаждения из газовой фазы (осаждения на поверхность подложки тонкой пленки вещества, являющегося продуктом реакции или разложения паров одного или нескольких веществ) синтезированы нанотрубки нитрида бора диаметром около 50 нм. После этого массивы трубок сфотографированы в нескольких масштабах растровым электронным микроскопом (РЭМ). Чуть-чуть фотошопа, чтобы составить композицию и раскрасить картину в приятные глазу цвета – и нано-одуванчик готов.

"Одуванчик в Наномире". Автор: Chee Huei Lee, Мичиганский технологический университет, США

Другой нитрид – нитрид индия, синтезированный на кристалле сульфида цинка с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии («нарастания» в условиях сверхвысокого вакуума одного кристалла на поверхности другого), образует структуру, также похожую на цветок. Правда, уже не на одуванчик, а скорее на розу. Ширина «лепестков» – несколько сотен нанометров, толщина – пара десятков.

"Наноцветок". Автор: PaiChun Wei, Национальный университет Тайваня

Еще немного ботаники. Оксид цинка, также осажденный из газа, но уже без химической реакции (физическое осаждение из газовой фазы), может образовывать красивейшие структуры, похожие на фантастические цветы.

 "Светящиеся цветы Пандоры". Автор: Jian Shi, Университет Висконсина, США

А вот и родные подсолнухи! Правда, родом они не с Украины и не с российского юга, а вовсе даже из Китая. И выросли они не сами, а были синтезированы в ходе реакции кремния с кислородом, где в качестве катализаторов выступали расплавленные галлий и золото. В середине «цветка» нановолокна оксида кремния (толщиной порядка 10 нм, между прочим) упакованы плотно, а по краям – гораздо более рыхло, за счет чего и образуются «лепестки».

"Подсолнечное поле". Автор: S.K. Hark, Китайский университет Гонконга

Иногда, чтобы поймать удачный кадр, нужно вовремя включить воображение. В черно-белом виде – а именно такие кадры выдает электронный микроскоп – узнать в наноструктуре оксида цинка медвежонка Тедди явно было не так уж просто. После раскрашивания картинки, конечно, совсем другое дело. И правда же – медведь.

"Наномедведь Тэдди". Автор: Helia Jalili, Университет Ватерлоо, Канада

А в Иллинойском университете умудрились обнаружить миниатюрного Санта-Клауса на поверхности одного из синтезированных гидрофобных композитов.

"Нано-Санта". Автор: Adam Steele, Иллинойский университет, США

Кое-кто предпочитает не подсматривать у природы, а творить наноискусство самостоятельно. Изображающая Иисуса Христа репродукция картины Уильяма Блейка «Ветхий днями» имеет размеры 500х500 микрон. Она «нарисована» на пористом кремнии с помощью сфокусированного пучка гелия и последующего травления плавиковой кислотой.

"Ветхий днями". Автор: Ee Jin Teo, Национальный университет Сингапура

Еще в древнем мире люди создавали мегалитические композиции, а уж сегодня гигантскими постройками точно не легко удивить. А вот Стоунхендж из кремниевых колонн высотой всего в микрон – совсем другое дело. Такое не каждый день увидишь.

"Современный Стоунхендж". Автор: Nikolai Chekurov, Технологический университет Хельсинки, Финляндия

Игральные кости не так монументальны, как Стоунхендж. Но выглядят не менее интересно. Размер каждой – 200 микрон, сделаны они из никеля. Если увеличить картинку, то станет видно, что кости полые.

"Dirty Dice". Автор: Timothy Leong, Университет Джона Хопкинса, США

Ученые также частенько вдохновляются на создание пейзажей. Например, из массива нановолокон CoFeB получилась такая апокалиптическая картина.

"Нановзрывы". Автор: Fanny Beron, Монреальская политехническая школа, Канада

А этот ночной пейзаж составлен из РЭМ-фотографий частиц пыльцы, покрытых оксидом алюминия.

"Пыльцовое спокойствие". Автор: Adam Jakus, Технологический институт Джорджии, США

Но, конечно, любимое направление, на которое  ученых постоянно наталкивает природа – это абстракционизм. Картины, в поисках которых художникам приходится употреблять сильнодействующие вещества, изменяющие сознание, научные работники могут просто увидеть на экране электронного микроскопа. Например, потрясающую наноструктуру из оксида цинка, синтезированную с помощью метода «пар-жидкость-кристалл» (выращивание кристалла из газа с использованием жидкости в качестве катализатора).

"Нано-Ведьма". Автор: Wen Hsun Tu, Национальный университет Тайваня

А такую красоту можно получить с помощью анизотропного травления кристалла алмаза микроскопическими каплями расплавленного никеля (на картинке – красного цвета), полученными из нанесенной на поверхность алмаза пленки толщиной 100 нанометров.

"Квадратура круга". Автор: Waldemar Smirnov, Фраунгоферовский институт прикладной физики твердого тела, Германия

Кристаллы селенида меди (пластинки) и селенида индия (иголочки) образуют замысловатую скульптуру на поверхности пленки селенида меди-индия.

"Красота природы. Автор: Olga Volobujeva, Таллиннский технический университет, Эстония

Самоорганизующиеся массивы углеродных нанотрубок действительно очень похожи на небо с картины Ван Гога «Звездная ночь». И напоминают фон одного из автопортретов художника.

"Нанотрубки Ван Гога". Автор: Mariela Bravo-Sanchez, Университет Сан-Луис-Потоси, Мексика

 Оригинал картины Ван Гога "Звездная ночь"

Конечно, данные фотографии – всего лишь побочный результат работы ученых, способ немного развлечься и на короткое время переметнуться от физиков к лирикам. Однако за всем этим стоит серьезная научная деятельность. И от этого действительно захватывает дух. Ведь все предметы, изображенные на фотографиях, несмотря на ужасающе малые размеры, являются делом человеческих рук.

Источник
Статья Алексея Дрожжина из журнала "Наша школа".-2011.-№1.-с.45