Revolusjonerende mikroskopi: Ny prosedyre oppdager skjulte strukturer!

Revolusjonerende mikroskopi: Ny prosedyre oppdager skjulte strukturer!

Et forskerteam fra Universitetet i Münster har utviklet innovative medisinske prosedyrer for å undersøke materialer. Under ledelse av professor Dr. Anika Schlenhoff og Dr. Maciej Bazarnik testet en forbedret målemetode i skannetunnelmikroskopi (RTM). Fokuset er på strukturell og magnetisk analyse av ultratynne filmer, nærmere bestemt et lag med magnetisk jern skjult under et lag med grafen.

Konvensjonell skanningstunnelmikroskopi er vanligvis begrenset til det øverste atomlaget av en prøve og bruker elektroniske tilstander plassert på prøveoverflaten. Den nye prosedyren fjerner imidlertid denne begrensningen. Det lar forskere se på forhold som eksisterer foran overflaten og i selve prøven. Dette åpner for nye muligheter for å studere elektronisk ladeoverføring ved skjulte grensesnitt.

Teknologisk innovasjon gjennom skanningstunnelmikroskopi

Skannetunnelmikroskopet inneholder en fin spiss som flyttes over prøven. Når spenning påføres, skapes en målbar tunnelstrøm mellom spissen og den elektrisk ledende prøven. Denne innovative teknikken, som er basert på den kvantemekaniske tunneleffekten, gjør det mulig å lage bilder av overflater med samme tetthet av elektrontilstander. Forskerne rapporterer at tilstandene som ligger foran overflaten trenger inn i prøven og får magnetiske egenskaper gjennom interaksjon med jernlaget.

Den romlige oppløsningen til den nye metoden tillater en detaljert analyse av topplaget og de underliggende grenselagene. Det som er spesielt bemerkelsesverdig er at det avslører forskjeller i den vertikale stablingssekvensen til karbonatomene til grafen sammenlignet med jernatomene. Disse spesifikke forskjellene kunne ikke blitt dekodet ved bruk av konvensjonell skanningstunnelmikroskopi, som studiene viser.

Skannetunnelmikroskopet brukes ikke bare til å analysere den lokale elektroniske strukturen, men også til å utføre skanningstunnelspektroskopi, som analyserer de energetiske posisjonene til overflatetilstandene. Wikipedia beskriver at tunnelstrømmer typisk er mellom 1 pA og 10 nA og avhenger av ulike parametere som elektronenes arbeidsfunksjon. I tillegg kreves teknikker som termisk, akustisk og mekanisk isolasjon for å stabilisere avstanden mellom spissprøven.

Viktigheten av forskning

Denne studien, publisert i tidsskriftet ACS Nano, kan ha vidtrekkende implikasjoner for materialvitenskap og nanoteknologi. Armin B. og Heinrich Rohrer, pionerene innen denne teknologien, har mottatt anerkjennelse for sitt arbeid med skannetunnelmikroskopi siden 1986 etter å ha vunnet Nobelprisen i fysikk. Deres opprinnelige utvikling av skanningstunnelmikroskopet banet vei for en rekke innovative bruksområder.

Skannetunnelmikroskopi har etablert seg som et uunnværlig verktøy innen overflatefysikk og kjemi. Hun gir dyp innsikt i atomprosesser og har bidratt til å illustrere kvantemekanikk, inkludert opprettelse og måling av kvantekorraler på 1990-tallet. Denne siste utviklingen ved Universitetet i Münster kan ytterligere flytte grensene for det som tidligere har vært mulig innen nanoteknologi og åpne for nye forskningstilnærminger som går utover gjeldende analytiske metoder.