Revolucionarna mikroskopija: Nov postopek odkriva skrite strukture!

Revolucionarna mikroskopija: Nov postopek odkriva skrite strukture!

Raziskovalna ekipa iz Univerza v Münstru je razvilo inovativne medicinske postopke za pregled materialov. Pod vodstvom profesorice dr. Anike Schlenhoff in dr. Macieja Bazarnika sta preizkusila izboljšano merilno metodo v vrstični tunelski mikroskopiji (RTM). Poudarek je na strukturni in magnetni analizi ultratankih filmov, zlasti plasti magnetnega železa, skritega pod plastjo grafena.

Običajna vrstična tunelska mikroskopija je običajno omejena na zgornjo atomsko plast vzorca in uporablja elektronska stanja na površini vzorca. Nov postopek pa to omejitev odpravlja. Raziskovalcem omogoča ogled pogojev, ki obstajajo pred površino in v samem vzorcu. To odpira nove možnosti za preučevanje elektronskega prenosa naboja na skritih vmesnikih.

Tehnološke inovacije z vrstično tunelsko mikroskopijo

Vrstični tunelski mikroskop vsebuje fino konico, ki se premika po vzorcu. Ob uporabi napetosti se med konico in električno prevodnim vzorcem ustvari merljiv tunelski tok. Ta inovativna tehnika, ki temelji na učinku kvantno mehanskega tuneliranja, omogoča ustvarjanje slik površin z enako gostoto elektronskih stanj. Raziskovalci poročajo, da stanja, ki ležijo pred površino, prodrejo v vzorec in prevzamejo magnetne lastnosti prek interakcije s plastjo železa.

Prostorska ločljivost nove metode omogoča podrobno analizo zgornje plasti in spodnjih mejnih plasti. Še posebej opazno je, da razkriva razlike v navpičnem zaporedju zlaganja ogljikovih atomov grafena v primerjavi z atomi železa. Teh specifičnih razlik ni bilo mogoče dekodirati z uporabo običajne vrstične tunelske mikroskopije, kot kažejo študije.

Vrstični tunelski mikroskop se ne uporablja le za analizo lokalne elektronske strukture, temveč tudi za izvajanje vrstične tunelske spektroskopije, ki analizira energijske položaje površinskih stanj. Wikipedia opisuje, da so tunelski tokovi običajno med 1 pA in 10 nA in so odvisni od različnih parametrov, kot je delovna funkcija elektronov. Poleg tega so za stabilizacijo razdalje med konico in vzorcem potrebne tehnike, kot so toplotna, zvočna in mehanska izolacija.

Pomen raziskovanja

Ta študija, objavljena v reviji ACS Nano, bi lahko imela daljnosežne posledice za znanost o materialih in nanotehnologijo. Armin B. in Heinrich Rohrer, pionirja te tehnologije, sta prejela priznanje za svoje delo na vrstični tunelski mikroskopiji od leta 1986, potem ko sta prejela Nobelovo nagrado za fiziko. Njihov prvotni razvoj vrstičnega tunelskega mikroskopa je utrl pot številnim inovativnim aplikacijam.

Skenirna tunelska mikroskopija se je uveljavila kot nepogrešljivo orodje v površinski fiziki in kemiji. Zagotavlja globok vpogled v atomske procese in je pomagala ponazoriti kvantno mehaniko, vključno z ustvarjanjem in merjenjem kvantnih opornikov v devetdesetih letih prejšnjega stoletja. Ta najnovejši razvoj na Univerzi v Münstru bi lahko dodatno premaknil meje tega, kar je bilo prej mogoče v nanotehnologiji, in odprl nove raziskovalne pristope, ki presegajo trenutne analitične metode.