Microscopia revoluționară: o nouă procedură descoperă structuri ascunse!

Microscopia revoluționară: o nouă procedură descoperă structuri ascunse!

O echipă de cercetare din Universitatea din Münster a dezvoltat proceduri medicale inovatoare pentru examinarea materialelor. Sub îndrumarea profesorului dr. Anika Schlenhoff și dr. Maciej Bazarnik au testat o metodă de măsurare îmbunătățită în microscopia de scanare tunel (RTM). Accentul se pune pe analiza structurală și magnetică a filmelor ultra-subțiri, în special a unui strat de fier magnetic ascuns sub un strat de grafen.

Microscopia de scanare convențională cu tunel este de obicei limitată la stratul atomic superior al unei probe și utilizează stări electronice situate pe suprafața probei. Noua procedură înlătură însă această restricție. Acesta permite cercetătorilor să se uite la condițiile care există în fața suprafeței și în interiorul eșantionului în sine. Acest lucru deschide noi posibilități pentru studierea transferului electronic de încărcare la interfețe ascunse.

Inovație tehnologică prin microscopie de scanare tunel

Microscopul de scanare cu tunel conține un vârf fin care este mutat peste eșantion. Când se aplică tensiune, se creează un curent de tunel măsurabil între vârf și proba conducătoare de electricitate. Această tehnică inovatoare, care se bazează pe efectul de tunel mecanic cuantic, face posibilă crearea de imagini ale suprafețelor cu aceeași densitate a stărilor de electroni. Cercetătorii raportează că stările aflate în fața suprafeței pătrund în probă și capătă proprietăți magnetice prin interacțiunea cu stratul de fier.

Rezoluția spațială a noii metode permite o analiză detaliată a stratului superior și a straturilor limită subiacente. Ceea ce este deosebit de notabil este faptul că dezvăluie diferențe în secvența de stivuire verticală a atomilor de carbon ai grafenului în comparație cu atomii de fier. Aceste diferențe specifice nu ar fi putut fi decodificate folosind microscopia convențională de scanare tunel, așa cum arată studiile.

Microscopul de scanare tunel este folosit nu numai pentru a analiza structura electronică locală, ci și pentru a efectua spectroscopie de scanare tunel, care analizează pozițiile energetice ale stărilor de suprafață. Wikipedia descrie că curenții de tunel sunt de obicei între 1 pA și 10 nA și depind de diferiți parametri, cum ar fi funcția de lucru a electronilor. În plus, sunt necesare tehnici precum izolarea termică, acustică și mecanică pentru a stabiliza distanța vârf-eșantion.

Importanța cercetării

Prezentul studiu, publicat în revista ACS Nano, ar putea avea implicații de amploare pentru știința materialelor și nanotehnologie. Armin B. și Heinrich Rohrer, pionierii acestei tehnologii, au primit recunoaștere pentru munca lor privind microscopia de scanare cu tunel din 1986, după ce au câștigat Premiul Nobel pentru Fizică. Dezvoltarea lor originală a microscopului tunel de scanare a deschis calea pentru numeroase aplicații inovatoare.

Microscopia de scanare cu tunel s-a impus ca un instrument indispensabil în fizica și chimia suprafețelor. Ea oferă perspective profunde asupra proceselor atomice și a ajutat la ilustrarea mecanicii cuantice, inclusiv crearea și măsurarea corralurilor cuantice în anii 1990. Aceste ultime evoluții de la Universitatea din Münster ar putea depăși și mai mult limitele a ceea ce a fost posibil anterior în nanotehnologie și ar putea deschide noi abordări de cercetare care depășesc metodele analitice actuale.