Lista odtwarzania:

Świat o małej liczbie wymiarów

Wykład dr. Jerzego Łusakowskiego, fizyka z Instytutu Fizyki Doświadczalnej UW, zorganizowany z okazji festiwalu naukowego MANEWR w liceum im. Tadeusza Reytana w Warszawie, 6 marca 2013 r. [36min]

Dr Jerzy Łusakowski pracuje w Zakładzie Ciała Stałego w Instytucie Fizyki Doświadczalnej na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Wygłoszony przez niego wykład dotyczył grupy zagadnień związanych ze strukturami, obiektami o zmniejszonej wymiarowości. 

Cz. 1 [16min] Żyjemy w rzeczywiostości trójwymiarowej. Otaczający nas świat ma długość, wysokość i szerokość. Zobrazować można to np. w postaci sześcianu, który ma te trzy wymiary. Geometria, poza bryłami, zajmuje się też często obiektami płaskimi, to znaczy dwuwymiarowymi. Matematyka opisuje też obiekty, które mają tylko jeden wymiar, są wyłącznie długie (jak linie czy odcinki), i obiekty, które wymiarów nie mają – czyli punkty.

W świecie realnym, który nas otacza, do konstrukcji takich obiektów używa się atomów. Można przy ich pomocy budować struktury przestrzenne, wypełniać tylko płaszczyznę, układać je w linii, czy nawet tworzyć obiekty zerowymiarowe – czyli z jednego atomu. Trzeba oczywiście pamiętać, że sam atom ma pewne minimalne wymiary, nie jest zupełnie płaski. 

Powstaje więc pytanie czy potrafimy układać atomy jeden obok drugiego? A jeśli potrafimy, to jak długo trwałoby układanie ich pojedynczo obok siebie? Dr Łusakowski pokazał, że manewrowanie pojedynczymi atomami jest bardzo czasochłonne, mało efektywne i bardzo drogie, a ułożenie z nich dwuwymiarowej powierzchni 1mm kwadratowego zajęłoby 80 milionów lat.

Rozwiązaniem tego problemu jest epitaksja, czyli metoda wytwarzania cienkich warstw materiałów (najczęściej są to półprzewodniki). Można przy jej pomocy tworzyć cienkie warstwy atomów nawet w kilka minut. Najbardziej wyrafinowaną metodą jest epitaksja z wiązek molekularnych. Ułożone za jej pomocą warstwy atomów są najwyższej jakości. Dr Jerzy Łusakowski opowiedział jak przebiega proces epitaksji. Pokazał serię zdjęć z mikroskopów i wytłumaczył do czego wykorzystuje się tworzone przy jej pomocy struktury. 

Cz. 2 [20min] Jak z warstwy (jednorodnej, cienkiej struktury) zrobić coś, co będzie przyrządem elektronicznym i będzie je można wykorzystać w działaniu? 
Drugim procesem, o którym opowiedział dr Jerzy Łusakowski jest litografia. Jest to proces fizyko-chemiczny, który umożliwia wykonanie pewnego rodzaju struktur na wytworzonych juz powierzchniach dwuwymiarowych. W celu wytworzenia małej struktury na części gotowej warstwy kładzie się cienką warstwę polimeru (zwanego rezystem), a następnie poddaje się naświetleniu. On pod wpływem światła zmienia swoje właściwości i pozwala się rzeźbić.
Wykładowca opowiedział o możliwościach jakie daje metoda litografii – o drucikach szerokości kilku atomów i obiektach o bardzo skomlikowanych kształtach. Pokazał również jednowymiarowe nanotwory występujące w świecie przyrody na przykładzie łapek gekona. Na zakończenie wykładowca opowiedział o obiektach zerowymiarowych, mikroskopijnych punktach.
Licencja Creative Commons
Ten utwór jest dostępny na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa-Na tych samych warunkach 3.0 Polska.

Podobne wykłady Nauka

Komentarze

Partnerzy

Lista zapisanych wykładów jest aktualnie pusta.