STUDY OF MICRO-SCALE SURFACE DEFORMATIONS BASED ON ATOMIC FORCE MICROSCOPY DATA ANALYSIS USING THE DIGITAL IMAGE CORRELATION METHOD DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.326.334
The applicability of the digital image correlation (DIC) method to atomic force microscopy (AFM) topographies under local loading is demonstrated. Technically pure Grade 4 titanium after equal-channel angular pressing according to the Conform scheme was investigated. Local deformation was formed by a microspherical diamond indenter (R = 2.5 μm). AFM scanning of the pre-/post-indentation region was performed with registration using a square scratch pattern (~1 µm). Pre-processing included artifact suppression and field equalization. Subpixel DIC over local windows provided recovery of the radial and tangential components of the displacement field. Continuous maps were obtained, capturing the propagation of disturbances beyond the contact zone and the features of local plastic deformation. The results confirm the technical feasibility and informativeness of DIC for quantitative mapping of displacements during nanoindentation of ultrafine-grained titanium.
ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОРАЗМЕРНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ НА ОСНОВАНИИ АНАЛИЗА ДАННЫХ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ МЕТОДОМ ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.326.334
Показана применимость метода цифровой корреляции изображений (ЦКИ) к топографиям атомно-силовой микроскопии (АСМ) при локальной нагрузке. Исследован технически чистый титан Grade 4 после равноканального углового прессования по схеме Конформ. Локальная деформация формировалась микросферическим алмазным индентором (R = 2,5 мкм). АСМ-сканирование области до/после вдавливания выполнялось с регистрацией по квадратному шаблону царапин (~1 мкм). Предобработка включала подавление артефактов и выравнивание поля. Субпиксельная ЦКИ по локальным окнам обеспечила восстановление радиальной и тангенциальной компонент поля смещений. Получены непрерывные карты, фиксирующие распространение возмущений за пределы контактной зоны и особенности локальной пластической деформации. Результаты подтверждают техническую реализуемость и информативность ЦКИ для количественного картирования смещений при наноиндентировании ультрамелкозернистого титана.
CORONAVIRUS MORPHOLOGY STUDY USING ATOMIC FORCE MICROSCOPY DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.336.344
Atomic force microscopy allows high-resolution visualization of enveloped viruses, which include viruses of the Coronaviridae family, to study the nature of their adsorption on various surfaces, to measure the mechanical properties of viruses, to assess the effect of changes in the environment and temperature on morphology. Using force curves, it is possible to calculate the Young’s modulus of a viral particle, to assess the nature of the interaction between the envelope protein and the cellular receptor, and even to measure the strength of this interaction. All these capabilities not only allow us to characterize viruses, but also help prevent the spread of pathogens in the human population and choose the optimal treatment strategy.
ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ КОРОНАВИРУСА С ПОМОЩЬЮ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.336.344
Атомно-силовая микроскопия позволяет с высоким разрешением визуализировать оболочечные вирусы, к которым относятся вирусы семейства Coronaviridae, исследовать характер их адсорбции на различных поверхностях, измерять механические свойства вирусов, оценивать влияние изменения среды, температуры на морфологию. С помощью силовых кривых можно посчитать модуль Юнга вирусной частицы, оценить характер взаимодействия между белком оболочки и клеточным рецептором, даже померить силу этого взаимодействия. Все эти возможности не только позволяют характеризовать вирусы, но и помогают предотвращать распространение болезнетворных патогенов в человеческой популяции и выбирать оптимальную стратегию лечения.
ABOUT DIMENSION OF THE ATOM DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.346.354
In modern metrology, the size of an atom is determined statistically as half the interatomic distance in a crystal lattice, rather than through direct measurement of an isolated atom. Scanning tunneling microscopy (STM) and atomic force microscopy (AFM) are key tools for directly observing and measuring the geometry of individual atoms weakly bound to a substrate. The image obtained in STM is the spatial distribution of the electron density of the outer shell of the atom. Although STM is traditionally considered a more detailed method, AFM with modified probes can in some cases provide greater resolution and the ability to chemically identify atoms. In this article, we have collected data on the observation of atoms and their size measurements using scanning tunneling and atomic force microscopy.
О РАЗМЕРЕ АТОМА DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.346.354
В современной метрологии размер атома определяется статистически как половина межатомного расстояния в кристаллической решетке, а не через прямое измерение изолированного атома. Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) и атомно-силовая микроскопия (АСМ) – ключевые инструменты для прямого наблюдения и измерения геометрии отдельных атомов, слабо связанных с подложкой. Изображение, получаемое в СТМ, – это пространственное распределение электронной плотности внешней оболочки атома. Хотя СТМ традиционно считается более детальным методом, АСМ с модифицированными зондами в некоторых случаях может предоставить лучшее разрешение и возможность химической идентификации атомов. В данной статье мы собрали данные о наблюдении атомов и измерении их размеров с помощью сканирующего туннельного и атомно-силового микроскопов.
RESEARCH ON THE MICROSTRUCTURE OF METAL MATRIX COMPOSITE MATERIALS BASED ON ALUMINUM REINFORCED WITH MODIFIED CARBON FIBERS DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.370.378
The work presents the results of a study on determination of metallic coatings thickness on carbon fibers and microstructure of metal-matrix composite materials based on aluminum reinforced with modified carbon fibers. Protective coatings made of metals such as nickel and copper served as modifiers for the carbon fibers. These coatings allowed for impregnation of the carbon fiber with molten aluminum using a liquid-phase method, resulting in highly reinforced metal-matrix composite materials with a volumetric content of carbon fiber of 72–75%.
ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, АРМИРОВАННОГО МОДИФИЦИРОВАННЫМИ УГЛЕРОДНЫМИ ВОЛОКНАМИ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.370.378
В работе представлены результаты исследования по определению толщины металлических покрытий на углеродных волокнах и микроструктуры металломатричных композиционных материалов на основе алюминия, армированного модифицированными углеродными волокнами. В качестве модификатора для углеродных волокон выступали защитные покрытия из металлов, такие как никель и медь. Данные покрытия позволили осуществить пропитку углеродного волокна расплавом алюминия с применением жидкофазного метода и получить высокоармированные металломатричные композиционные материалы с объемным содержанием углеродного волокна 72–75%.
NARROW LINEWIDTH LASER SOURCE BASED ON DFB LASER AND INTEGRATED SILICON RING RESONATOR DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.356.365
We demonstrated the narrowing of the distributed feedback laser linewidth from 210 kHz to 150 Hz via self-injection locking with a photonic integrated circuit-based external Si resonator. This opens the prospects for compact narrow lasers for pure microwave signal generation.
ИСТОЧНИК УЗКОПОЛОСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ РОС-ЛАЗЕРА И ИНТЕГРАЛЬНОГО КРЕМНИЕВОГО КОЛЬЦЕВОГО РЕЗОНАТОРА DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.356.365
В данной работе продемонстрировано сужение спектральной линии лазера с распределенной обратной связью 210 кГц до 150 Гц в режиме самозахвата частоты внешнего кремниевого резонатора на основе фотонной интегральной схемы, что открывает перспективы создания компактных узкополосных лазеров для генерации малошумных микроволновых сигналов.
PORTABLE SOURCES OF TERAHERTZ RADIATION RANGING FROM 2 TO 5 THz: FROM LABORATORY SAMPLE TO COMMERCIAL DEVICE DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.366.369
Researchers of the Quantum Cascade Laser Laboratory at MIPT and NRC "Kurchatov Institute" are working on the development of portable and easy-to-use terahertz (THz) laser that requires no cryogenic liquids.
КОМПАКТНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТЕРАГЕРЦЕВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ДИАПАЗОНЕ ОТ 2 ДО 5 ТГц: ОТ ЛАБОРАТОРНОГО ОБРАЗЦА ДО КОММЕРЧЕСКОГО ПРОДУКТА DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.366.369
Сотрудники лаборатории квантово-каскадных лазеров МФТИ и Отделения сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники им. В.Г.Мокерова Центра перспективной микроэлектроники НИЦ "Курчатовский институт" работают над созданием компактного и простого в использовании терагерцевого (ТГц) источника лазерного излучения, не требующего использования криогенных жидкостей.
MODELING OF METALLIC ISLAND NANOSTRUCTURES PHYSICAL CHARACTERISTICS DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.380.390
The results of physical modeling of the functional characteristics of sensors of fields and environment based on islet nanostructures, depending on their size, are presented. The advantages of using cobalt and nickel for sensors of weak magnetic fields and aluminum with a surface layer of aluminum oxide for a gas sensor are shown. The results of the dependences of the physical parameters of the magnetic field and tunneling conductivity in the islet layers of cobalt and aluminum, respectively, on the distances between the islet nanostructures are presented.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОСТРОВКОВЫХ НАНОСТРУКТУР DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.6.380.390
Представлены результаты физического моделирования функциональных характеристик датчиков полей и сред на основе островковых наноструктур в зависимости от их размеров. Показаны преимущества применения кобальта и никеля для датчиков слабых магнитных полей и алюминия с поверхностным слоем оксида алюминия – для датчика газовой среды. Приведены результаты зависимостей физических параметров магнитного поля и туннельной проводимости в островковых слоях кобальта и алюминия, соответственно, от расстояний между островковыми наноструктурами.
eng


