Revolutsiooniline mikroskoopia: uus protseduur avastab peidetud struktuurid!

Revolutsiooniline mikroskoopia: uus protseduur avastab peidetud struktuurid!

Uurimisrühm alates Münsteri ülikool on välja töötanud uuenduslikud meditsiinilised protseduurid materjalide uurimiseks. Professor dr Anika Schlenhoffi ja dr Maciej Bazarnik katsetasid skaneeriva tunnelmikroskoopia (RTM) täiustatud mõõtmismeetodit. Keskendutakse üliõhukeste kilede struktuursele ja magnetilisele analüüsile, täpsemalt grafeenikihi alla peidetud magnetilise raua kihile.

Tavaline skaneeriv tunnelmikroskoopia piirdub tavaliselt proovi ülemise aatomikihiga ja kasutab proovi pinnal asuvaid elektroonilisi olekuid. Uus kord aga kaotab selle piirangu. See võimaldab teadlastel vaadelda tingimusi, mis eksisteerivad pinna ees ja proovis endas. See avab uued võimalused elektroonilise laenguülekande uurimiseks peidetud liidestel.

Tehnoloogiline uuendus läbi skaneeriva tunnelmikroskoopia

Skaneeriv tunnelmikroskoop sisaldab peent otsa, mis liigutatakse proovi kohale. Pinge rakendamisel tekib otsa ja elektrit juhtiva näidise vahele mõõdetav tunnelivool. See uuenduslik tehnika, mis põhineb kvantmehaanilisel tunneliefektil, võimaldab luua ühesuguse elektroniolekutihedusega pindadest kujutisi. Teadlased teatavad, et pinna ees asuvad olekud tungivad proovi sisse ja omandavad rauakihiga interaktsiooni kaudu magnetilised omadused.

Uue meetodi ruumiline eraldusvõime võimaldab üksikasjalikult analüüsida pealmist kihti ja selle all olevaid piirkihte. Eriti tähelepanuväärne on see, et see näitab erinevusi grafeeni süsinikuaatomite vertikaalses virnastamisjärjestuses võrreldes raua aatomitega. Nagu uuringud näitavad, ei saanud neid spetsiifilisi erinevusi tavapärase skaneeriva tunnelmikroskoopia abil dekodeerida.

Skaneerivat tunnelmikroskoopi ei kasutata mitte ainult lokaalse elektroonikastruktuuri analüüsimiseks, vaid teostatakse ka skaneerivat tunnelspektroskoopiat, mis analüüsib pinnaseisundite energeetilisi positsioone. Vikipeedia kirjeldab, et tunnelivoolud on tavaliselt vahemikus 1 pA kuni 10 nA ja sõltuvad erinevatest parameetritest, nagu elektronide tööfunktsioon. Lisaks on otsiku ja proovi kauguse stabiliseerimiseks vaja selliseid meetodeid nagu termiline, akustiline ja mehaaniline isolatsioon.

Uurimistöö tähtsus

Käesoleval ajakirjas ACS Nano avaldatud uuringul võib olla materjaliteadusele ja nanotehnoloogiale kaugeleulatuv mõju. Selle tehnoloogia pioneerid Armin B. ja Heinrich Rohrer on pärast Nobeli füüsikaauhinna võitmist pälvinud tunnustust oma töö eest skaneeriva tunnelmikroskoopia alal alates 1986. aastast. Nende esialgne skaneeriva tunnelmikroskoobi arendus sillutas teed paljudele uuenduslikele rakendustele.

Skaneeriv tunnelmikroskoopia on end tõestanud pinnafüüsika ja keemia asendamatu tööriistana. Ta annab sügava ülevaate aatomiprotsessidest ja on aidanud illustreerida kvantmehaanikat, sealhulgas 1990ndatel kvantkorralite loomist ja mõõtmist. Need Münsteri ülikooli viimased arengud võivad veelgi nihutada nanotehnoloogias varem võimaliku piire ja avada uusi uurimismeetodeid, mis lähevad kaugemale praegustest analüüsimeetoditest.