Revoliucinė mikroskopija: nauja procedūra atranda paslėptas struktūras!

Revoliucinė mikroskopija: nauja procedūra atranda paslėptas struktūras!

Tyrimų grupė iš Miunsterio universitetas sukūrė novatoriškas medicinines medžiagas tirti skirtas procedūras. Vadovaujant profesorei dr. Anika Schlenhoff ir dr. Maciej Bazarnik išbandė patobulintą skenuojančios tunelinės mikroskopijos (RTM) matavimo metodą. Daugiausia dėmesio skiriama itin plonų plėvelių struktūrinei ir magnetinei analizei, ypač magnetinės geležies sluoksniui, paslėptam po grafeno sluoksniu.

Įprasta skenuojanti tunelinė mikroskopija paprastai apsiriboja viršutiniu mėginio atominiu sluoksniu ir naudoja elektronines būsenas, esančias mėginio paviršiuje. Tačiau nauja tvarka panaikina šį apribojimą. Tai leidžia tyrėjams pažvelgti į sąlygas, egzistuojančias prieš paviršių ir pačiame mėginyje. Tai atveria naujas galimybes tirti elektroninį krūvio perdavimą paslėptose sąsajose.

Technologinės naujovės per skenuojančią tunelinę mikroskopiją

Skenuojančiame tuneliniame mikroskope yra smulkus antgalis, kuris perkeliamas virš mėginio. Įjungus įtampą, tarp antgalio ir elektrai laidžio mėginio susidaro išmatuojama tunelinė srovė. Ši novatoriška technika, pagrįsta kvantinio mechaninio tunelio efektu, leidžia sukurti paviršių, turinčių vienodą elektronų būsenų tankį, vaizdus. Tyrėjai praneša, kad prieš paviršių esančios būsenos prasiskverbia į mėginį ir įgyja magnetines savybes sąveikaudamos su geležies sluoksniu.

Naujojo metodo erdvinė skiriamoji geba leidžia išsamiai išanalizuoti viršutinį sluoksnį ir apatinius ribinius sluoksnius. Ypač pastebima tai, kad jis atskleidžia vertikalios grafeno anglies atomų sekos skirtumus, palyginti su geležies atomais. Kaip rodo tyrimai, šių specifinių skirtumų nepavyko iššifruoti naudojant įprastą skenuojančią tunelinę mikroskopiją.

Skenuojantis tunelinis mikroskopas naudojamas ne tik vietinei elektroninei struktūrai analizuoti, bet ir atlikti skenuojančią tunelinę spektroskopiją, kuri analizuoja paviršiaus būsenų energetines padėtis. Vikipedija aprašo, kad tuneliavimo srovės paprastai yra nuo 1 pA iki 10 nA ir priklauso nuo įvairių parametrų, tokių kaip elektronų darbo funkcija. Be to, norint stabilizuoti atstumą tarp galiuko ir mėginio, reikia naudoti tokius metodus kaip šiluminė, akustinė ir mechaninė izoliacija.

Tyrimo svarba

Šis tyrimas, paskelbtas žurnale ACS Nano, gali turėti didelių pasekmių medžiagų mokslui ir nanotechnologijoms. Šios technologijos pradininkai Arminas B. ir Heinrichas Rohreris gavo pripažinimą už savo darbą skenuojančios tunelinės mikroskopijos srityje nuo 1986 m., gavę Nobelio fizikos premiją. Jų originalus skenuojančio tunelinio mikroskopo sukūrimas atvėrė kelią daugeliui naujoviškų pritaikymų.

Skenuojanti tunelinė mikroskopija įsitvirtino kaip nepakeičiama paviršiaus fizikos ir chemijos priemonė. Ji suteikia gilių įžvalgų apie atominius procesus ir padėjo iliustruoti kvantinę mechaniką, įskaitant kvantinių aptvarų kūrimą ir matavimą 1990-aisiais. Šie naujausi Miunsterio universiteto pasiekimai gali dar labiau išplėsti ribas to, kas anksčiau buvo įmanoma nanotechnologijų srityje, ir atverti naujus mokslinių tyrimų metodus, kurie peržengia dabartinius analizės metodus.