Revoluční mikroskopie: Nový postup odhaluje skryté struktury!

Revoluční mikroskopie: Nový postup odhaluje skryté struktury!

Výzkumný tým z Univerzita v Münsteru vyvinula inovativní lékařské postupy pro zkoumání materiálů. Pod vedením profesora Dr. Aniky Schlenhoff a Dr. Macieje Bazarnika testovali vylepšenou metodu měření v rastrovací tunelové mikroskopii (RTM). Důraz je kladen na strukturální a magnetickou analýzu ultratenkých filmů, konkrétně vrstvy magnetického železa skryté pod vrstvou grafenu.

Běžná skenovací tunelová mikroskopie je obvykle omezena na horní atomární vrstvu vzorku a využívá elektronické stavy umístěné na povrchu vzorku. Nový postup však toto omezení odstraňuje. Umožňuje výzkumníkům podívat se na podmínky, které existují před povrchem a uvnitř samotného vzorku. To otevírá nové možnosti pro studium elektronického přenosu náboje na skrytých rozhraních.

Technologická inovace prostřednictvím rastrovací tunelové mikroskopie

Skenovací tunelový mikroskop obsahuje jemný hrot, který se pohybuje nad vzorkem. Při přivedení napětí se mezi hrotem a elektricky vodivým vzorkem vytvoří měřitelný tunelový proud. Tato inovativní technika, která je založena na efektu kvantově mechanického tunelování, umožňuje vytvářet obrazy povrchů se stejnou hustotou elektronových stavů. Vědci uvádějí, že stavy ležící před povrchem pronikají do vzorku a získávají magnetické vlastnosti prostřednictvím interakce s vrstvou železa.

Prostorové rozlišení nové metody umožňuje podrobnou analýzu horní vrstvy a spodních hraničních vrstev. Zvláště pozoruhodné je, že odhaluje rozdíly ve vertikální posloupnosti uhlíkových atomů grafenu ve srovnání s atomy železa. Tyto specifické rozdíly nemohly být dekódovány pomocí konvenční skenovací tunelové mikroskopie, jak ukazují studie.

Rastrovací tunelový mikroskop slouží nejen k analýze lokální elektronové struktury, ale také k provádění rastrovací tunelové spektroskopie, která analyzuje energetické polohy povrchových stavů. Wikipedie popisuje, že tunelovací proudy jsou typicky mezi 1 pA a 10 nA a závisí na různých parametrech, jako je pracovní funkce elektronů. Kromě toho jsou ke stabilizaci vzdálenosti hrot-vzorek vyžadovány techniky, jako je tepelná, akustická a mechanická izolace.

Význam výzkumu

Současná studie publikovaná v časopise ACS Nano by mohla mít dalekosáhlé důsledky pro vědu o materiálech a nanotechnologii. Armin B. a Heinrich Rohrer, průkopníci této technologie, získali uznání za svou práci na rastrovací tunelové mikroskopii od roku 1986 poté, co získali Nobelovu cenu za fyziku. Jejich původní vývoj rastrovacího tunelového mikroskopu vydláždil cestu mnoha inovativním aplikacím.

Rastrovací tunelovací mikroskopie se etablovala jako nepostradatelný nástroj v povrchové fyzice a chemii. Poskytuje hluboký vhled do atomových procesů a pomohla ilustrovat kvantovou mechaniku, včetně vytváření a měření kvantových koralů v 90. letech. Tento nejnovější vývoj na univerzitě v Münsteru by mohl dále posunout hranice toho, co bylo dříve možné v nanotechnologii, a otevřít nové výzkumné přístupy, které jdou nad rámec současných analytických metod.