Революционна микроскопия: Нова процедура открива скрити структури!

Революционна микроскопия: Нова процедура открива скрити структури!

Изследователски екип от Университет на Мюнстер разработи иновативни медицински процедури за изследване на материали. Под ръководството на професор д-р Аника Шленхоф и д-р Maciej Bazarnik тестваха подобрен метод за измерване при сканираща тунелна микроскопия (RTM). Фокусът е върху структурния и магнитен анализ на ултратънки филми, по-специално слой от магнитно желязо, скрит под слой от графен.

Конвенционалната сканираща тунелна микроскопия обикновено е ограничена до горния атомен слой на пробата и използва електронни състояния, разположени на повърхността на пробата. Новата процедура обаче премахва това ограничение. Това позволява на изследователите да разгледат условията, които съществуват пред повърхността и в самата проба. Това отваря нови възможности за изучаване на електронния трансфер на заряд в скрити интерфейси.

Технологични иновации чрез сканираща тунелна микроскопия

Сканиращият тунелен микроскоп съдържа фин връх, който се движи върху пробата. Когато се приложи напрежение, се създава измерим тунелен ток между върха и електропроводимата проба. Тази иновативна техника, която се основава на квантовомеханичния тунелен ефект, прави възможно създаването на изображения на повърхности със същата плътност на електронните състояния. Изследователите съобщават, че състоянията, разположени пред повърхността, проникват в пробата и придобиват магнитни свойства чрез взаимодействие с железния слой.

Пространствената разделителна способност на новия метод позволява подробен анализ на горния слой и долните гранични слоеве. Особено забележимо е, че разкрива разлики във вертикалната последователност на подреждане на въглеродните атоми на графена в сравнение с железните атоми. Тези специфични разлики не биха могли да бъдат декодирани с помощта на конвенционална сканираща тунелна микроскопия, както показват проучванията.

Сканиращият тунелен микроскоп се използва не само за анализ на локалната електронна структура, но и за извършване на сканираща тунелна спектроскопия, която анализира енергийните позиции на повърхностните състояния. Уикипедия описва, че тунелните токове обикновено са между 1 pA и 10 nA и зависят от различни параметри като работната функция на електроните. Освен това са необходими техники като термична, акустична и механична изолация за стабилизиране на разстоянието между върха и пробата.

Значението на изследванията

Настоящото проучване, публикувано в списанието ACS Nano, може да има далечни последици за науката за материалите и нанотехнологиите. Армин Б. и Хайнрих Рорер, пионерите на тази технология, получиха признание за работата си по сканираща тунелна микроскопия от 1986 г. насам, след като спечелиха Нобеловата награда по физика. Тяхната оригинална разработка на сканиращия тунелен микроскоп проправи пътя за множество иновативни приложения.

Сканиращата тунелна микроскопия се е утвърдила като незаменим инструмент в повърхностната физика и химия. Тя предоставя дълбока представа за атомните процеси и е помогнала за илюстрирането на квантовата механика, включително създаването и измерването на квантови корали през 90-те години. Тези най-нови разработки в университета в Мюнстер биха могли допълнително да разширят границите на това, което преди е било възможно в нанотехнологиите, и да отворят нови изследователски подходи, които надхвърлят настоящите аналитични методи.