Макс в Илменау: Открийте молекулярни чудеса с Cryo STM!

Макс в Илменау: Открийте молекулярни чудеса с Cryo STM!

Макс, отдаден студент по физика в ТУ Илменау, завършва успешно бакалавърска и магистърска степен там и остава в университета за докторантурата си. Рано след като завършва гимназия, той развива силен интерес към инженерните курсове, както и към математиката и физиката. Изборът на техническа физика в Илменау беше очевиден, тъй като този курс съчетава обучение по инженерство и физика.

Макс вече имаше възможност да взаимодейства с различни изследователски групи по време на бакалавърската си степен. Голямото оборудване и модерните лаборатории му направиха трайно впечатление. По-специално, сканиращият тунелен микроскоп, Cryo STM, който беше закупен наскоро през 2021 г., му даде възможност да бъде един от първите, които работят с него и да изследват експерименталната физика на молекулярно ниво.

Увлечение по съвременната микроскопия

С Cryo STM, който работи при изключително ниски температури, Max има за цел да комбинира методите на оптичната спектроскопия с атомната пространствена разделителна способност на микроскопа. Той е особено очарован от тази възможност за измерване на светлина от отделни молекули. Той подчертава, че TU Ilmenau предлага на студентите ценни възможности да се включат в научни изследвания по време на бакалавърската си степен.

Макс също имаше практически опит като асистент студент, където отговаряше за нагряването на проби в ултрависок вакуум. Той редовно дискутира с колеги в групови срещи и представя текущи публикации, което задълбочава изследователските му интереси в областта на физиката на твърдото тяло и бъдещата електроника.

Технически основи на сканиращата тунелна микроскопия

Сканиращата тунелна микроскопия (STM) е разработена през 1984 г. и се основава на квантово-механичния тунелен ефект. Два електропроводими електрода са разделени от тънък изолационен слой, например вакуум. Когато се приложи напрежение, електроните могат да тунелират през тази бариера, създавайки затворена верига. Тунелният ток е мярка за разстоянията между металния връх, често направен от волфрам или сплав от платина и иридий, и пробата.

Прецизността на STM е впечатляваща. Разстоянието между върха и пробата обикновено е само 0,1 nm. По време на сканирането се създава профил на височина на пробата, който се поддържа постоянен с помощта на система, контролирана с обратна връзка, докато върхът се движи през пробата. Тази техника дава възможност за характеризиране на проводими повърхности на субстрата и идентифициране на отделни молекули, като меден фталоцианин върху златна повърхност.

Скенерът на микроскопа използва тръбен скенер с пиезокристали, което позволява изключително прецизно позициониране и в трите пространствени посоки. Токът на тунелиране зависи силно от разстоянието от върха до пробата, което позволява да се постигне атомна разделителна способност. Техниката дори има способността да прави видими надстройките от моаре и предлага z-резолюция от около 1 pm.

Изследователската група на Макс в TU Ilmenau използва два сканиращи тунелни микроскопа, включително охлаждан с хелий нискотемпературен STM, който е известен с уникалните си възможности за измерване. Макс е наясно с предимствата на модерното оборудване. Той особено подчертава възстановяването на хелий и функционалната инфраструктура, които са от съществено значение за успешното изследване.