ماكس في إلميناو: اكتشف العجائب الجزيئية باستخدام Cryo STM!

ماكس في إلميناو: اكتشف العجائب الجزيئية باستخدام Cryo STM!

ماكس، طالب فيزياء متخصص في تو إلميناو أكمل بنجاح درجتي البكالوريوس والماجستير هناك ويقيم في الجامعة للحصول على الدكتوراه. بعد تخرجه من المدرسة الثانوية في وقت مبكر، طور اهتمامًا قويًا بدورات الهندسة بالإضافة إلى الرياضيات والفيزياء. كان اختيار الفيزياء التقنية في إلميناو واضحًا، حيث تجمع هذه الدورة بين التدريب الهندسي والفيزياء.

لقد أتيحت الفرصة لماكس بالفعل للتفاعل مع مجموعات بحثية مختلفة أثناء حصوله على درجة البكالوريوس. تركت المعدات الواسعة والمختبرات الحديثة انطباعًا دائمًا عليه. وعلى وجه الخصوص، منحه المجهر النفقي الماسح، Cryo STM، الذي تم شراؤه حديثًا في عام 2021، الفرصة ليكون من أوائل الذين عملوا معه ولإجراء أبحاث في الفيزياء التجريبية على المستوى الجزيئي.

الانبهار بالمجهر الحديث

مع Cryo STM، الذي يعمل في درجات حرارة منخفضة للغاية، يهدف ماكس إلى الجمع بين طرق التحليل الطيفي البصري والدقة المكانية الذرية للمجهر. وهو مفتون بشكل خاص بإمكانية قياس الضوء من الجزيئات الفردية. ويؤكد أن جامعة TU Ilmenau توفر للطلاب فرصًا قيمة للمشاركة في الأبحاث أثناء حصولهم على درجة البكالوريوس.

كان لدى ماكس أيضًا خبرة عملية كمساعد طالب، حيث كان مسؤولاً عن تسخين العينات في فراغ عالي جدًا. وهو يناقش بانتظام مع زملائه في اجتماعات جماعية ويقدم المنشورات الحالية، مما يعمق اهتماماته البحثية في مجال فيزياء الحالة الصلبة والإلكترونيات المستقبلية.

الخلفية التقنية للمجهر النفقي الماسح

تم تطوير المجهر النفقي الماسح (STM) في عام 1984 ويعتمد على تأثير نفق ميكانيكي الكم. يتم فصل قطبين موصلين للكهرباء بطبقة عازلة رقيقة، على سبيل المثال الفراغ. عند تطبيق جهد كهربائي، يمكن للإلكترونات أن تنفق عبر هذا الحاجز، مما يؤدي إلى إنشاء دائرة مغلقة. تيار النفق هو قياس للمسافات بين الطرف المعدني، الذي غالبًا ما يكون مصنوعًا من التنجستين أو سبيكة من البلاتين والإيريديوم، والعينة.

دقة STM مثيرة للإعجاب. عادة ما تكون المسافة بين الطرف والعينة 0.1 نانومتر فقط. أثناء المسح، يتم إنشاء ملف تعريف ارتفاع العينة، والذي يظل ثابتًا باستخدام نظام يتم التحكم فيه بالتغذية الراجعة أثناء تحريك الطرف عبر العينة. تتيح هذه التقنية توصيف أسطح الركيزة الموصلة وتحديد الجزيئات الفردية، مثل فثالوسيانين النحاس على سطح الذهب.

تستخدم وحدة الماسح الضوئي للمجهر ماسحًا ضوئيًا أنبوبيًا مزودًا ببلورات بيزو، مما يتيح تحديد المواقع بدقة بالغة في جميع الاتجاهات المكانية الثلاثة. يعتمد تيار النفق بقوة على المسافة من الطرف إلى العينة، مما يسمح بتحقيق الاستبانة الذرية. تتمتع هذه التقنية أيضًا بالقدرة على جعل الهياكل الفوقية المموجة مرئية وتوفر دقة Z تبلغ حوالي الساعة الواحدة ظهرًا.

تستخدم مجموعة أبحاث ماكس في TU Ilmenau اثنين من مجاهر المسح النفقي، بما في ذلك مجهر STM منخفض الحرارة مبرد بالهيليوم، والمعروف بقدراته الفريدة في القياس. يدرك ماكس مزايا المعدات الحديثة. وهو يسلط الضوء بشكل خاص على استعادة الهليوم والبنية التحتية الوظيفية، والتي تعتبر ضرورية لنجاح الأبحاث.