CC BY
62
anulrj а
ОХАИЕ ГОДЗАИМАС! КОННИТИ ВА! КОНБАН ВА — в зависимости от того, какое время суток сейчас на дворе. Говорить по-японски совсем не сложно, не обязательно даже ударения правильно ставить. Куда сложнее понять японские иероглифы! Самым легким для меня оказался иероглиф 4й)|8|-, который означает: «Белый господин, нам не нужны твои деньги, забирай просто так все, что видишь».
А если серьезно, то говорить больше пришлось на английском, ведь я приехала в начале сентября на остров Хоккайдо (г. Саппоро) на 16-й Международный конгресс по микроскопии (1МС16). Это был очередной из целой серии конгрессов. Они проходят каждые четыре года под покровительством Международной федерации обществ по микроскопии (№8М). Кроме №8М организаторами конгресса выступили Научный совет Японии и Японское общество по микроскопии (18М). Первая такая встреча «микроскопистов» проходила в Дельфте, в Нидерландах, в 1949 году и была целиком посвящена электронной микроскопии (1СЕМ). Последний, 1СЕМ-15 прошел в Дурбане (Южная Африка) в 2002 году, где было более 1000 делегатов. К слову, о криминогенной обстановке в Дурбане участники того конгресса вспоминают до сих пор. Это и понятно: 40 ножевых ранений среди делегатов — не шуточки. По словам самих участников, именно из соображений безопасности преодолевать расстояние всего-то в 150 метров от конгресс-центра до отеля приходилось на автобусе. В этом отно-
шении японский город Саппоро — одно из наиболее надежных и комфортных мест на земле. Сутки напролет можно гулять по ярким, шумным улицам и наслаждаться запахами и вкусами Японии. Самое вкусное в Японии — это ИКУРА иХОТАТЭ, но о гребешках чуть позже.
Подготовка к этой поездке началась за год и была довольно хлопотной. Много времени ушло на оформление документов на поддержку молодых ученых от организаторов конгресса. Документов требовалось много: это были дипломы всех мастей, статьи, свидетельства, рекомендации. Основной оценке подвергались представленные тезисы и публикации. По ее результатам, из полутора тысяч подавших заявки были выбраны чуть больше ста человек. Несмотря на то, что конгресс был назначен на начало сентября, только в середине июля японцы сообщили, что мы с Ольгой Ковалевой награждены премиями в 110 тысяч японских йен для поездки в Саппоро. Непременным условием для получения денег было участие в назначенной на третье сентября однодневной Школе для молодых ученых. Ну, это всегда, пожалуй-
ста: КУДАСАИ, как говорится. Такая прекрасная возможность встретиться с ведущими специалистами в области микроскопии, познакомиться с новыми достижениями компаний-лидеров в производстве новейшей техники для научных исследований! Поразил список участников школы: двое юных ученых из Австралии, один из Австрии, трое из Китая, четверо французов, девять молодых ученых из Германии, по одному приехали на школу из Италии, Хорватии, Индонезии, Ирландии, Словакии, Нидерландов, по двое из Бразилии, Чехии, Малазии, Мексики, Польши, Южной Кореи, Испании, Швейцарии. Финляндии, Тайваня, Тайланда, Турции и Сингапура. Продолжили этот список семь ученых из Британии, шестнадцать американцев, четверо шведов и четверо россиян — трое
С профессором P. Вьесендангером (Гамбург, Германия)
асїирантов из МГУ и я. Самой їред-ставительной на школе оказалась яшн-ская делегация, она составляла 45 человек. Таким образом, только на нашу «школьную» стиїендию организаторы їотратили больше i20 тысяч долларов. Три круїньїе комїании, «Hitachi», «FEI» и «KAZATO» (JEOL Group), «разделили» эту їриятную ношу. Меня, наїример, їоддержала комїания «Hitachi High-Technologies», за что ей большое AP^ATO.
Школа имела весьма насыщенную научную їрограмму. Лекции нам чита-
‘В&иНЯик, октябрь, 2006 г., № 10 ® і
ли ведущие специалисты со всего мира в области микроскопии. Первым выступал профессор из Г амбургского университета Роланд Вьесендангер. Его полуторачасовой доклад «Сканирующая зондовая микроскопия: методы и приложения» был посвящен возможностям изучения локальных физических и химических свойств вещества на атомном уровне с помощью сканирующей туннельной, атомно-силовой микроскопии и спектроскопии. Профессор дал подробный обзор последних разработок с области СЗ микроскопии и рассказал о приложениях этой техники в исследованиях полупроводников, металлов, диэлектриков, сверхпроводников. Доклад был очень информативным и сопровождался анимацией.
Завершающий «школьную» программу доклад «Исследования наноми-ра с помощью высокоразрешающей электронной микроскопии» был сделан профессором из Оксфорда, Дэвидом Кокейном, президентом Международной федерации обществ по микроскопии (1Б8М). Он рассказывал о том, что современная электронная микроскопия позволяет заглянуть в наномир, и происходит это благодаря не только таким техническим новинкам, как трехмерная томография, волновая реконструкция и высокоугловое рассеяние по методу темного поля, но и новому развитию таких областей, как абберацион-ная коррекция линз и монохроматиза-ция электронов.
Четвертого сентября началась работа самого конгресса. Под знаменем «Микроскопия в 21-м веке — вклад в жизнь и материаловедение» прошли пять дней пленарных заседаний, симпозиумов, устных и постерных презентаций. Пленарные лекции для огромной аудитории читали признанные мировые лидеры в области микроскопии из США, Германии и Японии. Научные сессии прошли по следующим разделам: «Аппаратура и экспериментальная техника» (19 заседаний), «Материаловедение и нанотехнологии» (18 заседаний), «Биология и медицинские науки» (26 заседаний) и 5 специальных сессий.
В последние годы настолько расширились модные сейчас направления исследований, такие, как нанотехнология, биотехнология, информационная техника и прочие, что это неизбежно привело к мощному рывку в развитии таких методов микроскопии, как сканирующая зондовая, оптическая, кон-
фокальная, рентгеновская, ионная. Прошедший конгресс внес значительный вклад в развитие всех видов микроскопии 21-го века, дающих колоссальные возможности для изучения и анализа наноструктур. В разделе «Материаловедение и нанотехнологии» кроме секций «Нанопроводники, на-
нотрубки и частицы», «Карбоновые нанотрубки и соответствующие материалы», «Полупроводники», «Магнитные и суперпроводящие материалы», «Полимеры», «Керамика и неорганические материалы», «Композиционные и самоагрегированные материалы» проходило заседание секции «Геологические и минералогические материа-
лы». Доклады, представленные на геологической секции, показали, насколько широки границы применения электронной техники в исследовании природных объектов. Интересными были сообщения Тошихиро Юэгура (Университет Токио) «Определение многослойной структуры в каолине и других слоистых силикатов с помощью высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии», Ж. Янга с соавторами (Университет Антверпена и Йены) — «Морфология кристаллического вещества в природных сферулах углерода», Р. Bиpса с соавторами (Геоцентр Потстдам и Университет Минас-Жерайс, Бразилия) — «Происхождение карбонадо, одной из разновидностей черных бриллиантов», П. Бусека с соавторами (Университ Аризоны) «In situ микроскопия и электронная томогра-
фия отдельных аэрозольных частиц», А. Глотера с соавторами (Департамент минералогии, Франция) — «Определение посредством спектроскопии энергетических потерь электронов валентных состояний Сг и Бе в биоминерали-зационном контексте», Ш. Сакамото с соавторами (Университеты Эхимы,
Окаямы и Киушу) — «Наблюдение дислокационной микроструктуры в гранатах, синтезированных при сверхвысоком давлении», Р. Барнес с соавторами (Университет Манчестера) — «Вакантные кластеры и темная окраска бриллиантов». Всего было представлено более десяти докладов, в том числе и доклады сотрудников нашего института: Голубева Е. А. «Особенности применения сканирующей зондовой микроскопии для изучения минералогических объектов» и Ковалевой О. В. «Изучение наноструктур в твердых битумах с помощью сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии».
Раздел «Аппаратура и экспериментальная техника» имел стандартное для специализированных методических конференций разбиение по темам, отражающим разновидности микроскопии, например, «Сканирующая электронная микроскопия», «Электронная голография и томография», «Трансмиссионная электронная микроскопия», «Новые разработки в оптической микроскопии», «Рентгеновская микроскопия», «Достижения в рентгеновской и катодолюминесцентной спектроскопии» и т. д. В этом разделе хотелось бы отметить секцию «Сканирующая зондовая микроскопия», которая проходила четвертого сентября. На ней уже знакомый по школе Роланд Вьесендангер рассказал об особенностях магнитной микроскопии атомного разрешения. С использованием сканирующего туннельного микроскопа со спиновой чувствитель-
Нанолаборатория за «twenty» тысяч
г® ‘ВеаъЯик, октябрь, 2006 г., № 10
ностью им были изучены структуры магнитных вихрей ферромагнитных систем, в наномасштабе прослежены во времени изменения магнитных островков и наночастиц на поверхности. Описание аналогичного по методике эксперимента было представлено в докладе Тьена Тсонга (Институт физики, Тайвань). Он занимается изучением электронных свойств поверхности наноструктур с помощью туннельной микроскопии. Автором был изучен рост наноостровков Ag на поверхности 81 (111), описана динамика и флуктуационные фазовые переходы двумерных наноос-
тровков РЬ при различной температуре. Следующий доклад, коллектива авторов (Нидерланды), был посвящен мониторингу роста тонких оксидных пленок 8гТЮ3 с помощью атомно-сило-
вой микроскопии в различных условиях, в частности при высоком давлении и температуре выше 500 градусов. Вечером на этой секции был представлен очень интересный для меня доклад японских ученых (О. Кубо и др.) об измерениях электрических свойств нанотрубок, но что характерно, производились эти измерения с помощью туннельного микроскопа, имеющего две (!) сканирующие иглы. Эта поразительная разработка как раз и позволяет не только визуализировать наноструктуры с атомным разрешением, но и без дополнительных измерений и пересчетов получать все характеристики процессов электрического переноса. В этот же день в разделе «Сканирующая зондовая микроскопия» был представлен мой стендовый доклад «Прямые наблюдения элементарных процессов роста кри-
сталлов методами in situ атомно-силовой микроскопии». Так получилось, что он был единственный, в котором атомно-силовая микроскопия использовалась для изучения процессов роста кристаллов из раствора, поэтому доклад активно обсуждался.
^оме основных прошли несколько специальных секций по дифракционной микроскопии, электронной микроскопии высокого напряжения, импульсным источникам электронов.
Kак и следовало ожидать, выставка научного оборудования на конгрессе была весьма внушительной. ^упней-
шие мировые производители привезли огромные установки, около которых постоянно толпился ученый люд. Фирмы были самые известные: JEOL Ltd., AG & SII Nano Technology Inc., FEI Company, Hitachi High-Technologies Corporation, Veeco, Leica и другие, а всего более 50 выставочных стендов на площади около трех тысяч квадратных метров. JEOL, например, показывал свой очень «остроумный» способ подготовки полированных образцов для растрового электронного и просвечивающего микроскопов. Поверхность получается очень ровной, даже если образец разнороден по твердости.
Отечественная фирма NT-MDT из Зеленограда, с которой мы познакомились в прошлом году на конференции в Давосе, на этом конгрессе свою экспозицию не представила. А жаль, она могла бы составить хорошую конкуренцию некоторым известным японским компаниям. Возле стенда одной из таких компаний я провела битый час, а все потому, что на мой вопрос о цене
АСМ японец ответил «twenty», что по-японски НИДЗЮ. Ошибся, с кем не бывает. Потом он поправился, и выяснилось, что при стоимости в 200 тысяч долларов разрешение изображений этого микроскопа составляет всего 400 на 400 точек, когда микроскопы крупных компаний давно позволяют получить АСМ-изображение разрешением в 4000 точек. Маленькую деталь рельефа на таком качественном изображении можно просто увеличить, и нет необходимости проводить повторное сканирование. В то же время, чтобы добиться молекулярного разрешения этой маленькой детали на АСМ, который нам предлагали, ее необходимо заново сканировать. Если объект мягкий или эта маленькая деталь рельефа является бактерией и держится на поверхности непрочно, то эти «уточняющие» сканирования не пойдут ей на пользу. Об этом много говорилось на заседаниях секции «Сканирующая зондовая микроскопия биологических объектов» в разделе «Биология и медицина». В докладах, прозвучавших там, были представлены результаты исследований, посвященных методическим особенностям работы с мягкими материалами, преимущественно на атомносиловых микроскопах. Для этого применяются неконтактные и полуконтак-тные режимы сканирования, а основными объектами изучения как раз и являются различные бактерии, клетки.
За четыре года, которые прошли со времени последнего конгресса, наметились некоторые тенденции дальнейшего развития микроскопии. Например, на конгрессе общий интерес вызвали предлагаемые некоторыми фирмами электронные микроскопы, способные проводить исследования в условиях, близких к нормальным (т. е. атмосферным). Что касается современных атомно-силовых микроскопов, то хотелось бы отметить также, что теперь они не ограничиваются одной функцией, и практически всегда представляют собой зондовые нанолаборатории. Такие лаборатории характеризуются многофункциональностью и универсальностью применений, позволяют в контролируемых условиях проводить изучение рельефа и физических свойств поверхности с использованием практически любых применяемых сегодня методов зондо-вой микроскопии (атомно-силовой, динамически-силовой, магнитно-силовой, туннельной), достигая при этом
атомно-молекулярного разрешения. При этом атомно-силовой метод, как правило, имеет множество режимов съемки: контактный, полуконтактный, неконтактный, режим «обстукивания» и т. д. Нанолаборатории, о которых идет речь, позволяют проводить исследования на «воздухе», в газе, в условиях высокого (10-5 Па) вакуума, варьировать температуру в эксперименте от —300 до +800 °С, проводить исследования в жидкости и задавать влажность от 0 до 80 %.
Все шесть дней конгресса выставка научного оборудования привлекала к себе повышенное внимание, всюду кипели споры.
В Конвеншен-центре в Саппоро было людно, всего на конгресс приехало 2040 делегатов из 63 стран. Надо ли упоминать насколько малочисленна была делегация из Российской Федерации! В фойе на карте с надписью: «Откуда вы приехали?», на всей необъятной России только Москва, Владивосток и Сыктывкар были помечены флажками. Естественно, что на этой карте ни выше, ни ниже, ни ря-
Ярким событием стал визит императора (Щ^Г) и императрицы (/£'$) Японии, под покровительством которых проходил конгресс. Событие действительно важное, ведь место их «постоянной дислокации» находится в То-
дования. Днем этого же дня остальные участники конгресса получили возможность встретиться с Его Величеством. В этот день в концертном холле Китара присутствовало более 1300 ученых из 52 стран.
Выступление президента Международной федерации обществ по микроскопии (1Е8М)
перед императором и императрицей Японии
кио, совсем на другом острове. Утром шестого сентября император и его супруга посетили Конвеншен-центр и побеседовали с самыми значительными учеными со всех уголков мира и членами Японской ассоциации микроскопии, а также посетили выставку научного обору -
Приезд императора и императрицы Японии поднял на ноги всю полицию Хоккайдо
дом с большой красной кнопкой, которой я обозначила Сыктывкар, не было больше отметок. Причем многие участники на моих глазах снимали кнопку, чтобы прочитать надпись под ней. А так как надписи не было, то они с недоумением возвращали кнопку на место, в полной уверенности, что она обозначает место глухое и, без сомнения, дремучее. Ну, это еще как сказать! Это мы еще посмотрим! Вот, например, президент Швейцарского общества по микроскопии профессор Курт Пулфер и его коллеги о-о-очень чисто произносят слово «Сыктывкар». Уже три года как.
В своей приветственной речи император сказал, что последний раз посещал Международный конгресс по электронной микроскопии в Киото в 1986 году, он также упомянул, что в том же году провел собственные успешные эксперименты с помощью электронного микроскопа. Объекты исследования у сюзерена Хирохито были биологические, а точнее, рыбы семейства бычковых. Кроме того, император поблагодарил собравшихся за поздравления по случаю недавнего рождения его внука, наследного принца.
Надо сказать, что по случаю приезда императора полицией Хоккайдо были предприняты повышенные меры безопасности. Всех желающих попасть на научные секции шестого сентября «прозванивали», «просвечивали» и при необходимости обыскивали. До обеда Конвеншен-центр был в оцеплении, нам не разрешали подходить к окнам, балконам, т. е. всюду, где мы могли оказаться в зоне прямой видимости Его Величества. Ну что тут поделаешь! Хорошо еще, что простые японцы с последними техническими новинками на «ты». В результате, находясь в «глубоком подполье», на дисплее одного из сотовых телефонов мы наблюдали телетрансляцию событий, происходящих в 20 метрах от нас. Интересно, что в
войны, с декабря 1946 года началась репатриация всего японского населения Южного Сахалина и Курильских островов на основную территорию Японии. На выставке представлены в основном матери-
Саппоро я первый раз получила доступ к материалам конгресса и научной программе с помощью сотовой связи, нужна всего лишь функция i-mode на сотовом телефоне. В этой связи можно вспомнить также электронный номерок в кафе, который мне вручили при заказе горячей лапши с гребешками. Этот номерок был бы очень похож на допотопную электронную игру «волк ловит яйца», если бы он громко не запел, когда моя лапша приготовилась.
алы, касающиеся трудностей, связанных с эвакуацией японского населения, это была трагедия многих семей, однако выставка не производит гнетущего впечатления. С 1966 года организовано ежегодное посещение могил родственников на Сахалине. В ноябре 1998 года было подписано «Соглашение о дружбе и сотрудничестве между Сахалинской областью РФ и Хоккайдо Японии», в 2001 году открыто Представительство губернаторства Хоккайдо на Сахалине, в настоящее время обмены между обоими регионами активно развиваются.
Прошедший конгресс показал, насколько широк круг традиционного общения ученых-«микроскопистов»
всего мира. Бросается в глаза, что основные представители крупных исследовательских лабораторий Европы, Америки и стран Азии очень плотно общаются друг с другом и с основными компаниями, производящими современные микроскопы. Они много ездят и встречаются, как старые знакомые.
Седьмого сентября состоялась Генеральная Ассамблея международной федерации обществ по микроскопии (IFSM), на которой было принято решение, что следующий конгресс будет проводиться в Рио-де-Жанейро в 2010 году. ^оме того, на 2-7 ноября 2008 года назначена 9-я Азиатско-Тихоокеанская конференция по микроскопии, в Республике ^рея (http://www.APMC9.or.kr). Еще раньше (11-15 ноября 2007 года) стоит посетить город Токио, в котором состоится 9-я Международная конференция по автоматическому контролю поверхности и наноструктурам (http:// annex.jsap.or.jp/tfspd/acsin9/). Японский мы знаем!
Моя поездка стала возможной благодаря трэвел-гранту Президиума Уральского отделения и Программам РАН № 7 и 9. Хотелось бы сказать спасибо (BATAСИ BA КЛНСЯ СИMAC) Николаю Павловичу Юшкину, Асхабу Магомедовичу Асхабову и всем, кто помогал в подготовке, особенно Александру Сухареву, Марине Самотолко-вой, Екатерине Боровковой, Снежане Божеско и Дмитрию ^млеву.
AP^ATO!
К. г.-м. н. Н. Пискуноеа
Седьмого сентября я побывала на японо-российской выставке, посвященной связям между Хоккайдо и Сахалинской областью. Южная часть острова Сахалин до 1945 года была японской и называлась «Минами-Карафуто». Несмотря на то, что климат там холоднее, чем на острове Хоккайдо, многие японцы в надежде на лучшее переселялись на Карафуто, и к 1941 году там проживало уже около 400 тысяч японцев. В августе 1945-го юг Сахалина превратился в театр военных действий и стал местом гибели множества людей. После
