المجهر الثوري: إجراء جديد يكتشف الهياكل المخفية!

المجهر الثوري: إجراء جديد يكتشف الهياكل المخفية!

فريق بحثي من جامعة مونستر قام بتطوير إجراءات طبية مبتكرة لفحص المواد. تحت إشراف الأستاذة الدكتورة أنيكا شلينهوف والدكتورة ماسيج بازارنيك، تم اختبار طريقة قياس محسنة في الفحص المجهري النفقي (RTM). وينصب التركيز على التحليل الهيكلي والمغناطيسي للأغشية فائقة الرقة، وتحديدًا طبقة من الحديد المغناطيسي المخبأة تحت طبقة من الجرافين.

عادةً ما يقتصر الفحص المجهري النفقي المسحي التقليدي على الطبقة الذرية العليا للعينة ويستخدم الحالات الإلكترونية الموجودة على سطح العينة. لكن الإجراء الجديد يزيل هذا القيد. فهو يسمح للباحثين بالنظر إلى الظروف الموجودة أمام السطح وداخل العينة نفسها. وهذا يفتح إمكانيات جديدة لدراسة نقل الشحنة الإلكترونية في الواجهات المخفية.

الابتكار التكنولوجي من خلال المجهر النفقي الماسح

يحتوي المجهر النفقي الماسح على طرف رفيع يتم تحريكه فوق العينة. عند تطبيق الجهد الكهربي، يتم إنشاء تيار نفقي قابل للقياس بين الطرف والعينة الموصلة للكهرباء. هذه التقنية المبتكرة، التي تعتمد على تأثير نفق ميكانيكا الكم، تجعل من الممكن إنشاء صور للأسطح بنفس كثافة حالات الإلكترون. أفاد الباحثون أن الحالات الموجودة أمام السطح تخترق العينة وتكتسب خصائص مغناطيسية من خلال التفاعل مع الطبقة الحديدية.

يسمح الدقة المكانية للطريقة الجديدة بإجراء تحليل مفصل للطبقة العليا والطبقات الحدودية الأساسية. ما هو ملحوظ بشكل خاص هو أنه يكشف عن اختلافات في تسلسل التراص العمودي لذرات الكربون في الجرافين مقارنة بذرات الحديد. لم يكن من الممكن فك تشفير هذه الاختلافات المحددة باستخدام الفحص المجهري النفقي التقليدي، كما تظهر الدراسات.

يُستخدم مجهر المسح النفقي ليس فقط لتحليل البنية الإلكترونية المحلية، ولكن أيضًا لإجراء التحليل الطيفي النفقي المسحي، الذي يحلل المواقع النشطة للحالات السطحية. ويكيبيديا يصف أن تيارات النفق تتراوح عادة بين 1 باسكال و10 نانو وتعتمد على معلمات مختلفة مثل وظيفة عمل الإلكترونات. بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة إلى تقنيات مثل العزل الحراري والصوتي والميكانيكي لتثبيت مسافة العينة.

أهمية البحث

الدراسة الحالية، التي نشرت في مجلة ACS Nano، يمكن أن يكون لها آثار بعيدة المدى على علوم المواد وتكنولوجيا النانو. حصل كل من Armin B. وHeinrich Rohrer، رائدي هذه التكنولوجيا، على التقدير لعملهم في مجال الفحص المجهري النفقي منذ عام 1986 بعد فوزهما بجائزة نوبل في الفيزياء. لقد مهد تطويرهم الأصلي للمجهر النفقي الماسح الطريق للعديد من التطبيقات المبتكرة.

أثبت الفحص المجهري النفقي نفسه كأداة لا غنى عنها في فيزياء الأسطح والكيمياء. إنها تقدم رؤى عميقة حول العمليات الذرية وساعدت في توضيح ميكانيكا الكم، بما في ذلك إنشاء وقياس المرابي الكمومية في التسعينيات. يمكن لهذه التطورات الأخيرة في جامعة مونستر أن تزيد من توسيع حدود ما كان ممكنًا في السابق في مجال تكنولوجيا النانو وتفتح مناهج بحثية جديدة تتجاوز الأساليب التحليلية الحالية.