Microscopia rivoluzionaria: una nuova procedura scopre strutture nascoste!

Microscopia rivoluzionaria: una nuova procedura scopre strutture nascoste!

Un gruppo di ricerca di Università di Münster ha sviluppato procedure mediche innovative per l'esame dei materiali. Sotto la direzione della professoressa Dott.ssa Anika Schlenhoff e del Dott. Maciej Bazarnik hanno testato un metodo di misurazione migliorato nella microscopia a effetto tunnel (RTM). L'attenzione si concentra sull'analisi strutturale e magnetica di film ultrasottili, in particolare uno strato di ferro magnetico nascosto sotto uno strato di grafene.

La microscopia a tunneling a scansione convenzionale è solitamente limitata allo strato atomico superiore di un campione e utilizza stati elettronici situati sulla superficie del campione. La nuova procedura, tuttavia, elimina questa restrizione. Permette ai ricercatori di osservare le condizioni che esistono davanti alla superficie e nel campione stesso. Ciò apre nuove possibilità per studiare il trasferimento di carica elettronica su interfacce nascoste.

Innovazione tecnologica attraverso la microscopia a scansione tunnel

Il microscopio a effetto tunnel contiene una punta sottile che viene spostata sul campione. Quando viene applicata la tensione, viene creata una corrente tunnel misurabile tra la punta e il campione elettricamente conduttivo. Questa tecnica innovativa, che si basa sull'effetto tunneling quantomeccanico, consente di creare immagini di superfici con la stessa densità di stati elettronici. I ricercatori riferiscono che gli stati che si trovano davanti alla superficie penetrano nel campione e acquisiscono proprietà magnetiche attraverso l'interazione con lo strato di ferro.

La risoluzione spaziale del nuovo metodo consente un'analisi dettagliata dello strato superiore e degli strati limite sottostanti. Ciò che è particolarmente degno di nota è che rivela differenze nella sequenza di impilamento verticale degli atomi di carbonio del grafene rispetto agli atomi di ferro. Queste differenze specifiche non avrebbero potuto essere decodificate utilizzando la microscopia a scansione tunnel convenzionale, come mostrano gli studi.

Il microscopio a scansione tunnel viene utilizzato non solo per analizzare la struttura elettronica locale, ma anche per eseguire la spettroscopia a scansione tunnel, che analizza le posizioni energetiche degli stati superficiali. Wikipedia descrive che le correnti di tunneling sono tipicamente comprese tra 1 pA e 10 nA e dipendono da vari parametri come la funzione lavoro degli elettroni. Inoltre, per stabilizzare la distanza punta-campione sono necessarie tecniche quali l'isolamento termico, acustico e meccanico.

L'importanza della ricerca

Il presente studio, pubblicato sulla rivista ACS Nano, potrebbe avere implicazioni di vasta portata per la scienza dei materiali e la nanotecnologia. Armin B. e Heinrich Rohrer, i pionieri di questa tecnologia, hanno ricevuto riconoscimenti per il loro lavoro sulla microscopia a effetto tunnel dal 1986 dopo aver vinto il Premio Nobel per la fisica. Il loro sviluppo originale del microscopio a effetto tunnel ha aperto la strada a numerose applicazioni innovative.

La microscopia a effetto tunnel si è affermata come uno strumento indispensabile nella fisica e nella chimica delle superfici. Fornisce approfondimenti sui processi atomici e ha contribuito a illustrare la meccanica quantistica, inclusa la creazione e la misurazione di recinti quantistici negli anni '90. Questi ultimi sviluppi presso l’Università di Münster potrebbero ampliare ulteriormente i confini di ciò che è stato precedentemente possibile nel campo delle nanotecnologie e aprire nuovi approcci di ricerca che vanno oltre gli attuali metodi analitici.