Revolucionarna mikroskopija: Novi postupak otkriva skrivene strukture!

Revolucionarna mikroskopija: Novi postupak otkriva skrivene strukture!

Istraživački tim iz Sveučilište u Münsteru je razvio inovativne medicinske postupke za ispitivanje materijala. Pod vodstvom profesorice dr. Anike Schlenhoff i dr. Maciej Bazarnik testirali su poboljšanu mjernu metodu u skenirajućoj tunelskoj mikroskopiji (RTM). Fokus je na strukturnoj i magnetskoj analizi ultratankih filmova, posebno sloja magnetskog željeza skrivenog ispod sloja grafena.

Konvencionalna skenirajuća tunelska mikroskopija obično je ograničena na gornji atomski sloj uzorka i koristi elektronska stanja smještena na površini uzorka. Nova procedura, međutim, uklanja to ograničenje. Omogućuje istraživačima da pogledaju uvjete koji postoje ispred površine i u samom uzorku. Ovo otvara nove mogućnosti za proučavanje elektroničkog prijenosa naboja na skrivenim sučeljima.

Tehnološke inovacije kroz skenirajuću tunelsku mikroskopiju

Skenirajući tunelski mikroskop sadrži fini vrh koji se pomiče preko uzorka. Kada se primijeni napon, između vrha i električno vodljivog uzorka stvara se mjerljiva tunelska struja. Ova inovativna tehnika, koja se temelji na kvantnomehaničkom efektu tuneliranja, omogućuje stvaranje slika površina s istom gustoćom stanja elektrona. Istraživači izvješćuju da stanja koja se nalaze ispred površine prodiru u uzorak i poprimaju magnetska svojstva kroz interakciju sa slojem željeza.

Prostorna razlučivost nove metode omogućuje detaljnu analizu gornjeg sloja i donjih graničnih slojeva. Ono što je posebno važno je da otkriva razlike u vertikalnom nizu ugljikovih atoma grafena u usporedbi s atomima željeza. Ove specifične razlike nisu se mogle dekodirati korištenjem konvencionalne skenirajuće tunelske mikroskopije, kao što studije pokazuju.

Skenirajući tunelski mikroskop koristi se ne samo za analizu lokalne elektronske strukture, već i za izvođenje skenirajuće tunelske spektroskopije, koja analizira energetske položaje površinskih stanja. Wikipedia opisuje da su struje tuneliranja obično između 1 pA i 10 nA i ovise o različitim parametrima kao što je radni rad elektrona. Osim toga, potrebne su tehnike kao što su toplinska, akustična i mehanička izolacija za stabilizaciju udaljenosti vrh-uzorak.

Važnost istraživanja

Ova studija, objavljena u časopisu ACS Nano, mogla bi imati dalekosežne implikacije na znanost o materijalima i nanotehnologiju. Armin B. i Heinrich Rohrer, pioniri ove tehnologije, dobili su priznanje za svoj rad na skenirajućoj tunelskoj mikroskopiji od 1986. nakon što su osvojili Nobelovu nagradu za fiziku. Njihov izvorni razvoj skenirajućeg tunelskog mikroskopa utro je put brojnim inovativnim primjenama.

Skenirajuća tunelska mikroskopija etablirala se kao nezamjenjiv alat u površinskoj fizici i kemiji. Ona pruža duboke uvide u atomske procese i pomogla je u ilustriranju kvantne mehanike, uključujući stvaranje i mjerenje kvantnih korala u 1990-ima. Ova najnovija dostignuća na Sveučilištu u Münsteru mogla bi dodatno pomaknuti granice onoga što je dosad bilo moguće u nanotehnologiji i otvoriti nove istraživačke pristupe koji nadilaze trenutne analitičke metode.