Czy Polka pomoże zbadać Marsa?

Panna Hanna Sykulska była ostatnią przed wakacjami prezenterką w serii odczytów tradycyjnie organizowanych przez Stowarzyszenie Techników Polskich w Wielkiej Brytanii oraz Polski Uniwersytet na Obczyźnie. Hanna Sykulska jest członkiem STPwWB i jednocześnie stypendystką Funduszu im. Dr. Jana Dzienisiewicza. W ramach tego stypendium wykonuje aktualnie pracę doktorską na Imperial College w Londynie.

Tematem odczytu w środę 29 czerwca 2005 była mikroskopia używająca sił atomowych dla eksploracji powierzni planet. Ponieważ był to popularny odczyt na temat najnowszej technologii, która ma być wykorzystana do prowadzenia badań na Marsie, więc na początku trzeba było wyjaśnić co to jest mikroskop sił atomowych (AFM). Nie było to łatwe, bo co chwilę pojawiało sie coraz więcej terminów nieznanych dla słuchaczy. Tym którzy nie byli na odczycie można powiedzieć w dużym skrócie, że AFM od angielskiego Atomic Force Microscope – to rodzaj mikroskopu SPM (od angielskiego Scanning Probe Microscope) – który umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni ze zdolnością rozdzielczą rzędu wymiarów pojedynczego atomu dzięki wykorzystaniu sił oddziaływań międzyatomowych, na zasadzie przemiatania ostrza nad lub pod powierzchnią próbki. Mikroskop ten skonstruowali po raz pierwszy noblista G. Binning (twórca SPM) wraz z C.F Quate i Ch. Gerber w 1986 roku.

Postęp w badaniach naukowych jaki przyniosło skonstruowanie skaningowego mikroskopu tunelowego (STM od angielskiego Scanning tunneling microscope) stał się inspiracją do dalszych poszukiwań. Twórcy pierwszego AFM-u wpadli na pomysł, że do obrazowania powierzchni mogłyby służyć siły oddziaływania międzyatomowego, co umożliwiłoby obserwowanie powierzchni dotąd niedostępnych dla mikroskopów STM.

Rys 1: Ilustracja zasady działania mikroskopu sił atomowych.

Możliwość użycia precyzyjnego pomiaru za pomocą zwykłej detekcji ruchów w pionie ostrza sunącego po powierzchni próbki do obrazowania powierzchni, wynika z faktu występowania sił magnetycznych, elektrostatycznych i oddziaływań międzyatomowych pomiędzy atomami ostrza i badanej powierzchni. Ostrze to jest przymocowane do sprężyny (dźwigni), której odchylenie umożliwia wyznaczenie siły oddziaływania międzyatomowego pomiędzy atomami ostrza i badanej powierzchni. Mapa sił dla każdego punktu powierzchni próbki jest przetwarzana komputerowo na obraz. Pomiar ugięcia dźwigni jest dokonywany metodami optycznymi. Czułość odczytu ugięcia dźwigni sięga dziesiątych części angstrema.

Tyle podstawowej teorii niezbędnej dla zrozumienia problemów, z którymi Hanna Sykulska boryka w swojej pracy badawczej realizowanej na Imperial College w Londynie. Autorka odczytu jest absolwentką Oxford University i obecnie pracuje w zespole badawczym Imperial College, który w ramach wieloletniego projektu projektuje i konstruuje małe urządzenia które będą użyte w planowanej na 2007 rok misji na Marsa – Phoenix Polar Mars Lander. Misja ta ma na celu penetracje wnętrza planety. Znajomość jej wewnętrznej struktury jawi się podstawowym problemem w odpowiedzi na kluczowe pytania odnośnie tej planety włącznie z pytaniem czy kiedykolwiek istniało tam życie. Zangażowanie Hanny Sykulskiej w tym projekcie dotyczy zbadania tego jak marsjańska ziemia i kurz przylegają do materiału w niższych warstwach planety oraz topografii planety. Próbki ziemi i kurzu marsjańskiego zostaną przeniesione do lądownika przy pomocy robota i poddane analizie przy użyciu wspomnianego na wstępie AFM oraz mikroskopu optycznego. Panna Sykulska przedstawiła słuchaczom praktyczne problemy związane z przeprowadzeniem tych analiz w surowym klimacie Marsa, które aktualnie rozwiązuje pod kierunkiem doktora Toma Pike'a. Jej odczyt był bogato ilustrowany i liczni słuchacze mieli możliwość zobaczenia przykładów obrazów możliwych do uzyskania przy pomocy AFM.

Po odczycie rozwineła się ożywiona dyskusja, którą prowadził prezes STP dr inż. Andrzej Fórmaniak. Kontynuowano ją przy smacznych kanapkach i winie.

Hanna Sykulska, MEng w trakcie odczytu

Zbyszek Albert z synem Michałem

Prezes Andrzej Fórmaniak dziekuje skarbnikowi STP
Zbyszkowi Wilimowskiemu za zorganizowanie poczęstunku

Dr Ryszard Grabiec i mgr inż. Kazimierz Mochliński

Panie Sabina Orłowska, Magdalena Koryzma i Maria Głowacka

Dziennikarze: Zbigniew Drzewiecki z Dziennika Polskiego i Jan Bernacki z Gońca
w rozmowie z kol. Bogdanem Ostrowieckim

Autorka odczytu rozmawia z kol. Danutą Reutt