V rámci Dubna měsíce drabble se mi dvakrát povedlo zabloudit k tématu, které je mi velmi blízké, i když to není úplně můj šálek kávy – totiž výroba tenkých vrstev. Slovo tenké je velmi variabilní – od několika mikrometrů, čili desetiny tloušťky zvířecího chlupu, po několik atomových vrstev. No a ty různě tenké vrstvy končí na elektronovém mikroskopu, aby bylo ověřeno jejich složení, struktura a vlastnosti. K oběma drabblům se mi povedlo najít krásná doprovodná videa, takže si je pusťte.
Rychle a razantně (podíl atomů argonu na vzniku vrstvy magnetronovým naprašováním)
(psáno na téma Bujaré strkanice)
Drabble:
My, atomy argonu, hrajeme roli klíčovou. Nahradíme v komoře vzduch o atmosférickém tlaku. Nic proti kolegům dusíkům, kyslíkům a ostatním, ale jsou na tuto práci příliš rozverní. Nedělají nic jiného, než že se hihňají a co deset nanometrů pošťuchují. S takovou, pánové, byste se daleko nedostali. Proto my přicházíme v podstatně nižší koncentraci a podrobíme se odtržení elektronu. Stanou se z nás ionty a radostně se rozeběhneme ve směru elektrického pole. Kdeže končí naše dráha? Správně, v terči. Vyrazíme z něj atomy kovu a s pocitem dobře vykonané práce sledujeme, jak padají na vzorek. A vrstva pokovení roste a roste.
Závěrečná poznámka:
Jasnější to bude po shlédnutí simulace magnetronového naprašování (https://www.youtube.com/watch?v=8mVK5dwyoEY): (čerpat začínáme 0:49). Při tlacích okolo tisíciny až desetitisíciny atmosférického se atomy argonu příliš nesrážejí mezi sebou, spíše srážkou s volnými elektrony příjdou o další elektron a vrhnou se podél elektrické siločáry proti kovovému terči, který mají odprašovat. Vyrazí z něj atomy kovu, ty dopadnou vlastní vahou na předmět, který mají pokovit. Tato technika se používá při výrobě kovových povlaků – ať už antireflexních vrstev na brýlích, dekorativního duhového potahu kovových lžiček anebo tvrdých vrstev, které pokrývají vrtáky (ta zlatá vrstva není zlatá, je to titannitrid, velmi tvrdý a otěruvzdorný materiál).
A proč magnetron? Ano, jsou v něm magnety, které slouží k tomu, aby ionty argonu neletěly přímo, ale pohybovaly se po jiných drahách, například po šroubovici. Náraz do materiálu terče je pak účinnější a uvolní se z něj více oprašovaného kovu.
Slavnostní polonéza na křemíkovém parketu
(psáno na téma Výlet do prázdna)
Úvodní poznámka:
Nastupují tito tanečníci:
prekurzor 1: vodní pára
prekurzor 2: chlorid titaničitý
hnací plyn: dusík
Drabble:
Depozice jednotlivých atomových vrstev ze všeho nejvíce připomíná slavnostní polonézu ve sterilním prostředí důstojné katedrály.
Nečistoty či molekuly vzduchu musí pryč. Křemíková destička, podlaha sálu, se leskne jako zrcadlo.
První vcházejí molekuly vody. V řad nastoupit na podklad, vodíkem nahoru.
Jako další vstupuje chlorid titaničitý. Výměna partnerů – jeden atom chloru uchopí vodík, titan si naopak podává ruce s kyslíkem a usazuje se na podlahu.
Komorou se prožene dusík a odvleče s sebou vzniklý chlorovodík.
Opět nastupují první tanečníci a figury se opakují – kyslík k titanu a na podklad, vodík ke chlóru a pryč.
Ve vakuu roste tenoulinká vrstva oxidu titaničitého.
Závěrečná poznámka:
Na ALD (Atomic Layer Deposition) mě fascinuje ta přesnost a koordinace. Touto metodou lze pěstovat vrstvy o tloušťce několika atomů či molekul. Metoda se používá při tvorbě flexibilní elektroniky (všechny ohebné displeje apod.). Samozřejmě, molekuly vstupují do prostoru, kde je zaručena naprostá čistota a co nejlepší vakuum.
JJ videa si pustím později, třeba pak víc pochopím cos tak skvěle napsala – nebo si to přečtu znvou. To, že nerozumím, neznamená, že mi nějaká nová, maličká informativní molekukla v mozku nezůstane a dokonce se někdy bude hodit 🙂
Jinak mě při „tenkých vrstvách“ napadlo kuchyňské nádobí. Myslíš, že je to něco podobného? Jak jistě víš, v posledních letech se staly velmi oblíbené pánvičky (i hrnce apod.), které mají buď „mramorový(marble) nebo žulový (granite)“ povrch. Nechápu, ten proces, udělat z tvrdého šutru „tekutinu“, kterou se zalije jiný materiál a ona se po ztuhnutí znovu stane tím šutrem v jiném složení? Mám dvě „mramorové“ pánvičky a jeden hrnec. Oboje fakt dlouho skvěle fungovaly, i když jsem v nich nic nedělala „na sucho“, vždy trochu oleje. Nic se nelepilo, vše z nich klouzalo ven „jak po másle“. Ale pak jsem je asi nějak poškrábala (i když na ně nepoužívám nic kovového). Velká „lepí“ jen maličko a je to moje nejoblíbenější pánve, na malé se už bohužel třeba vajíčka připálí, ale stále ji používám „bez vyjíček“.
Například titanové nádobí se dělá nástřikem oxidu titaničitého na hliníkovou formu, následně se ještě nanese barva a pak se to celé vyžíhá vysokou teplotou.
Následně se to zapeče a tím pádem se to „slije“ do jedné hmoty, ale samozřejmě časem se to rozpadne, protože to jednolitá věc úplně není. Teplotní roztažnost spodního materiálu a nástřiku udělá časem své.
U kamene jako je mramor, tak přepokládám, že to je nástřik mramorového/kamenného prachu spolu s nějakým pojivem na pevný skelet (ať již hliníkový nebo ocelový). U výroby titanového nádobí jsem byl, takže nějaký přehled mám. 🙂
Ano, o mnoho lepší než já. 🙂
Maričko, díky za milý komentář.
Davide, moc děkuji za srozumitelné vysvětlení (tedy trochu jako vypalování malované keramiky). Obě pánvičky stále slouží, ta malé holt méně, ale hrnec je perfektní dodnes (asi proto, že v něm nesmažím, jen vařím s vodou, takže „povlak“ stále drží.
Všechno to hemžení a klokotání atomů,neutronů a vzniklých a zaniklých prvků je úžasné a ty nám to přibližuješ svérázným i když vědeckým .Dneska jsem toho všeho plná neb jsem v leže nazírala na ZOOMu dokument o antihmotě,čímž jsem se dopracovala do blaženosti a naději,že až se rozložím na všechno to možné,tak možná jednou, … kdo ví 🙂 Čím víc toho vědci vědí, tím víc musí žasnout,jak to,že to tak všechno dohromady klape a má to řád.
Jani, díky, jináč si zítra jedu pro Potrhlou dovolenou a těším se. 🙂
Musím říct, Jenny, že máš dobrý vkus na televizní pořady. 😀
Doufám, že si Potrhlou dovolenou užiješ. Teď jsem ji dočetla, našla asi tři typografické chyby, takže svět zůstává v pořádku 🙂 a došla k názoru, že by se mohla líbit. 😀
🙂
a mně vypadlo celé slovo „způsobem“…. hu!
Rád jsem si znovu přečetl.
Díky moc. 🙂
Nedělejte z toho vědu,
jen po vás chci složení medu.
Prý nás z toho bude zkoušet,
tak ať si poctivě píšem.
A chcete to i s estery?
A kterého má víc ten lipový?
Zbytek na mne zvláštně civí,
očem to ten David mluví.
Pak jsme šli na praktika,
k čemu že je pipeta a kyveta.
Zapomněl, že v kabinetu lžička je
nasypal si hrst fenolu do dlaně.
Pak se divil, že dlaň ho pálí,
fenol jest žíravinou druhé třídy.
Aby toho nebylo málo,
acetylenu vyvíjet se mu za chtělo.
Vyvíjeli jsme ho hodně,
koncentrace dosáhla značné úrovně.
A pak mu přišlo na rozum,
že ukáže nám jak se chová césium.
Naštěstí měl jemný čích
a okna nechal otevřít.
Sodík ve vodě dělá malý dým,
césium však plamenem se rozhoří.
To by dobře nedopadlo,
acetylen a cesiovo urychlovadlo.
Následoval by pak výbuch mocný,
kde gympl stával, zůstala by díra obří.
A tak nám na památku zanechal
vzpomínek mnoho, náš skvělý chemikář.
Perfektně zbásněno!
Tak na takového chemikáře opravdu nelze zapomenout. 😀
Díky za milou vzpomínku.
🙂 i ty malý chemiku!
To jsem celý já. 😀
Aspoň vím, co je ten antireflex, co mám na brejlích! Video až doma, zatím jsem si přečetla a potěšila nad precizními texty.
Ani, Matyldo, ten bývá titanový, aby chránil skla i proti poškrábání.
Videa si určitě pusť, jsou skvěle udělaná (tady to nezvládnu kvůli datům, ale moc dobře si je pamatuji a začínám používat i ve výuce.)
A děkuji za pochvalu, od odborníka potěší.
Nevycházím z obdivu.
Jednak jako tradičně z obdivu k JJ – jak již předepsáno, vysvětlí vtipně a srozumitelně dění v oblastech, jež jsou lidu nefyzikálnímu skryty, a také ke všem dělníkům vědy, kteří přišli na všechny ty metody a způsoby, o nichž JJ poutavě píše.
No a pro mne je to všechno v neposlední řadě důkazem Božího stvořitelského díla.
Moc děkuji, MaRi, za milý komentář. Máš pravdu, dělníků vědy (to označení se mi moc líbí) je mnoho a jen několik jmen je slavných.
Co se Božího díla týká, řada vědců se, hlavně ve vyšším věku, zamýšlela na vztahem vědy a víry. Bylo by to na delší povídání, ale z jejich názorů je cítit radost, že jim bylo dopřáno poznání, radost že svobodné vůle, která jim umožňuje bádat, vědomí tíhy odpovědnosti za výsledky výzkumu a jejích uplatnění, ale i pokora a vědomí, že nedokáží poznat vše.
(K tomu poslednímu bodů – čím větší expert, tím bývá obvykle skromnější, protože dobře ví, co všechno ještě neví. 🙂 )
Milá JJ, já tě prostě obdivuju – z mnoha důvodů 🙂 Nicméně tvá schopnost vysvětlit složité jevy fyzikou takřka nepolíbeným čtenářům, je neuvěřitelná. Ano, sem tam si něco musím přečíst dvakrát, ale rozumím! nebo si to aspoň myslím:))
Strkanice se mi líbily, ale tvá atomová polonéza dnes prostě nemá soupeře:))
Moc děkuji, Dede. Atomovou polonézu dělal jeden můj kolega, jen mu tančily daleko podivnější prekurzory, aby dostal halidy mědi. (Ano, ty co jsem o nich psala článek o výstavě mikrofotografií. 🙂 ) Ukazoval mi celou aparaturu a bylo to prostě fascinující. O to víc, že neměl superčisté prostory a aparaturu postavil jen tak v laboratoři. A fungovala perfektně.
Teda JJ, i když toto také není můj šálek kávy, protože jsem spíše na dějiny umění, tak jsem se pobavila.
Je to krásně a vtipně popsané, že to pochopím i já.
Nejvíce mě dostalo : “ Komorou se prožene dusík a odvleče s sebou vzniklý chlorovodík.“
To jsem se zasmála od plic. Skvělé.
Diky, Míšo. Když jsem zoufala, co s tématy, našla jsem ta krásná videa. Pak už se obě drabble psala sama.