Revolutionerande mikroskopi: Ny procedur upptäcker dolda strukturer!

Revolutionerande mikroskopi: Ny procedur upptäcker dolda strukturer!

En forskargrupp från Universitetet i Münster har utvecklat innovativa medicinska procedurer för att undersöka material. Under ledning av professor Dr. Anika Schlenhoff och Dr. Maciej Bazarnik testade en förbättrad mätmetod inom scanning tunneling microscopy (RTM). Fokus ligger på strukturell och magnetisk analys av ultratunna filmer, speciellt ett lager av magnetiskt järn gömt under ett lager av grafen.

Konventionell scanning tunnelmikroskopi är vanligtvis begränsad till det översta atomskiktet av ett prov och använder elektroniska tillstånd placerade på provytan. Det nya förfarandet tar dock bort denna begränsning. Det tillåter forskare att titta på förhållanden som finns framför ytan och i själva provet. Detta öppnar nya möjligheter för att studera elektronisk avgiftsöverföring vid dolda gränssnitt.

Teknisk innovation genom scanning tunnelmikroskopi

Skanningstunnelmikroskopet innehåller en fin spets som förs över provet. När spänning appliceras skapas en mätbar tunnelström mellan spetsen och det elektriskt ledande provet. Denna innovativa teknik, som är baserad på den kvantmekaniska tunneleffekten, gör det möjligt att skapa bilder av ytor med samma täthet av elektrontillstånd. Forskarna rapporterar att tillstånden som ligger framför ytan tränger in i provet och antar magnetiska egenskaper genom interaktion med järnlagret.

Den rumsliga upplösningen av den nya metoden möjliggör en detaljerad analys av toppskiktet och de underliggande gränsskikten. Vad som är särskilt anmärkningsvärt är att det avslöjar skillnader i den vertikala staplingssekvensen för kolatomerna i grafen jämfört med järnatomerna. Dessa specifika skillnader kunde inte ha avkodats med hjälp av konventionell skanningstunnelmikroskopi, vilket studierna visar.

Skanningstunnelmikroskopet används inte bara för att analysera den lokala elektroniska strukturen, utan också för att utföra skanningstunnelspektroskopi, som analyserar yttillståndens energetiska positioner. Wikipedia beskriver att tunnelströmmar typiskt ligger mellan 1 pA och 10 nA och beror på olika parametrar såsom elektronernas arbetsfunktion. Dessutom krävs tekniker som termisk, akustisk och mekanisk isolering för att stabilisera spets-provavståndet.

Vikten av forskning

Den aktuella studien, publicerad i tidskriften ACS Nano, kan få långtgående konsekvenser för materialvetenskap och nanoteknik. Armin B. och Heinrich Rohrer, pionjärerna inom denna teknik, har fått erkännande för sitt arbete med scanning tunnelmikroskopi sedan 1986 efter att ha vunnit Nobelpriset i fysik. Deras ursprungliga utveckling av skanningstunnelmikroskopet banade väg för många innovativa tillämpningar.

Skannande tunnelmikroskopi har etablerat sig som ett oumbärligt verktyg inom ytfysik och kemi. Hon ger djupa insikter i atomära processer och har hjälpt till att illustrera kvantmekaniken, inklusive skapandet och mätningen av kvantkorraler på 1990-talet. Den här senaste utvecklingen vid universitetet i Münster kan ytterligare tänja på gränserna för vad som tidigare varit möjligt inom nanoteknik och öppna upp för nya forskningsmetoder som går utöver nuvarande analysmetoder.