Forradalmi mikroszkóp: Új eljárás rejtett struktúrákat fedez fel!

Forradalmi mikroszkóp: Új eljárás rejtett struktúrákat fedez fel!

Egy kutatócsoport a Münsteri Egyetem innovatív orvosi eljárásokat dolgozott ki az anyagok vizsgálatára. Dr. Anika Schlenhoff professzor és Dr. Maciej Bazarnik irányításával egy továbbfejlesztett mérési módszert teszteltek a pásztázó alagútmikroszkópiában (RTM). A hangsúly az ultravékony filmek szerkezeti és mágneses elemzésén van, különösen egy grafénréteg alatt elrejtett mágneses vasrétegen.

A hagyományos pásztázó alagútmikroszkópia általában a minta felső atomi rétegére korlátozódik, és a minta felületén található elektronikus állapotokat használja. Az új eljárás azonban megszünteti ezt a korlátozást. Lehetővé teszi a kutatóknak, hogy megvizsgálják a felszín előtt és magában a mintában fennálló körülményeket. Ez új lehetőségeket nyit meg az elektronikus töltésátvitel rejtett interfészeken történő tanulmányozásában.

Technológiai innováció a pásztázó alagútmikroszkóppal

A pásztázó alagútmikroszkóp egy finom hegyet tartalmaz, amelyet a minta fölé mozgatnak. Feszültség alkalmazásakor mérhető alagútáram jön létre a csúcs és az elektromosan vezető minta között. Ez az innovatív technika, amely a kvantummechanikai alagút effektuson alapul, lehetővé teszi az azonos elektronállapotú sűrűségű felületek képeinek készítését. A kutatók arról számolnak be, hogy a felszín előtt elhelyezkedő állapotok behatolnak a mintába, és a vasréteggel való kölcsönhatás révén mágneses tulajdonságokat vesznek fel.

Az új módszer térbeli felbontása lehetővé teszi a felső réteg és az alatta lévő határrétegek részletes elemzését. Ami különösen figyelemre méltó, hogy feltárja a különbségeket a grafén szénatomjainak függőleges egymásra épülési sorrendjében a vasatomokhoz képest. Ezeket a specifikus különbségeket nem lehetett volna dekódolni a hagyományos pásztázó alagútmikroszkóppal, amint azt a vizsgálatok mutatják.

A pásztázó alagútmikroszkóp nemcsak a lokális elektronszerkezet elemzésére szolgál, hanem pásztázó alagútspektroszkópia elvégzésére is, amely a felszíni állapotok energetikai helyzetét elemzi. Wikipédia leírja, hogy az alagútáramok jellemzően 1 pA és 10 nA között vannak, és különböző paraméterektől függenek, például az elektronok működési funkciójától. Ezenkívül olyan technikákra van szükség, mint a hő-, akusztikus és mechanikai szigetelés a csúcs és a minta távolságának stabilizálásához.

A kutatás fontossága

Az ACS Nano folyóiratban megjelent jelen tanulmánynak messzemenő hatásai lehetnek az anyagtudományra és a nanotechnológiára. Armin B. és Heinrich Rohrer, a technológia úttörői a fizikai Nobel-díj elnyerése után 1986 óta kaptak elismerést a pásztázó alagútmikroszkóppal végzett munkájukért. A pásztázó alagútmikroszkóp eredeti fejlesztése számos innovatív alkalmazás előtt nyitotta meg az utat.

A pásztázó alagútmikroszkópia a felületfizika és a kémia nélkülözhetetlen eszközévé vált. Mély betekintést nyújt az atomi folyamatokba, és segített a kvantummechanika illusztrálásában, beleértve a kvantumkarralók létrehozását és mérését az 1990-es években. A Münsteri Egyetemen elért legújabb fejlesztések tovább feszegethetik a nanotechnológiában korábban lehetségesek határait, és olyan új kutatási megközelítéseket nyithatnak meg, amelyek túlmutatnak a jelenlegi analitikai módszereken.