Buja drukčiji materijalizam

U prvom epizodi dokumentarne serije ‘Putovanje prostor-vremena’ na HTV-u mogli smo saznati da će čovjek stupiti na Mars u kolovozu 2048. Tada će položaj tog planeta biti pogodan za najkraće putovanje, a trebat će i vremena da razvijemo tehnologije koje će nam to omogućiti. Među ključnim tehnološkim inovacijama bit će razvoj materijala ne samo za istraživanje svemira nego i za cjelokupnu ljudsku djelatnost. Taj je razvoj već danas uzeo maha. Tako su nedavno i na Institutu ‘Ruđer Bošković’ predstavili novu metodu za kvantitativno dubinsko profiliranje materijala.

Zamolili smo znanstvenike s ‘Ruđera’ da nam pobliže objasne o čemu je točno riječ. Kako objašnjava dr. sc. Zdravko Siketić, to je analitička metoda koja omogućava uvid u strukturu i sastav materijala na razini od nekoliko desetaka nanometara, što je važno i za njihovu proizvodnju i za njihovo funkcioniranje. Naime, razvoj novih materijala usporedivo zahtijeva razvoj analitičkih metoda. Tehnike za analizu površine i područja između slojeva tankih filmova koje se najčešće rabe jesu, navodi Siketić, masena spektroskopija sekundarnih iona (engl. secondary ion mass spectrometry, SIMS), spektrometrija fotoelektrona rendgenskim zrakama (engl. X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) i spektroskopija Augerovim elektronima (engl. auger-electron spectroscopy, AES). Jedna od obećavajućih metoda za analizu tankih filmova kojom se koristio Siketić je TOF-ERDA koja se temelji na interakciji ionskih snopova i materijala. U analizi TOF-ERDA najčešće se rabe brom (Br), jod (I) i zlato (Au), dakle teški elementi, koji služe kao projektili za izbijanje elemenata iz analiziranog uzorka. – Izbijenim atomima iz uzorka mjere se energija i brzina te se na temelju detektiranog broja u TOF-ERDA spektrometru određuje njihov koncentracijski profil u uzroku. Prednost je te metode u tome što potpuno kvantitativna te se u samo jednome mjerenju mogu odrediti dubinski profili svih elemenata prisutnih u uzorku, uključujući i vodik – kaže Siketić.

Iako spektrometrija TOF-ERDA ima odličnu površinsku razlučivost od samo dva nanometra na površini, ta metoda nije savršena jer se javlja problem ako znanstvenici žele dublje analizirati uzorak. Srećom, i za taj je problem nađeno rješenje: predloženo je da se TOF-ERDA upotrebljava samo za analizu sastava na površini, a u isto se vrijeme s pomoću iona argona (Ar) skida (ljušti) dio po dio uzorka koji tako dolazi na površinu na kojoj se provodi analiza TOF-ERDA. – Tako je svaka točka u dubini uzorka analizirana najboljom mogućom dubinskom razlučivošću od dva nanometra – kaže Siketić. Taj je znanstvenik zajedno s drugim eksperimentalnim fizičarima s Instituta ‘Ruđer Bošković’, dr. sc. Ivom Bogdanović Radović, Ivanom Sudićem i akademikom Milkom Jakšićem, nedavno u časopisu Scientific Reports izdavača Nature Publishing Group objavio znanstveni rad na temelju njihova istraživanja.

Inače, kad govorimo o znanosti o materijalima, moramo napomenuti da je riječ o jednoj od znanstvenih disciplina koje se u svijetu najbrže razvijaju. Jedan od glavnih razloga jest taj što se rezultati s tog područja istraživanja mogu relativno brzo komercijalno primijeniti. U svakom tehnološkom sektoru i industriji novi su materijali uvijek dobrodošli, a kako navode na Institutu ‘Ruđer Bošković’,…