Max i Ilmenau: Oplev molekylære vidundere med Cryo STM!

Max i Ilmenau: Oplev molekylære vidundere med Cryo STM!

Max, en dedikeret fysikstuderende ved TU Ilmenau, fuldførte med succes sine bachelor- og kandidatgrader der og bliver på universitetet for sin doktorgrad. Tidligt efter sin eksamen fra gymnasiet udviklede han en stærk interesse for ingeniørkurser samt matematik og fysik. Valget af teknisk fysik i Ilmenau var oplagt, da dette kursus kombinerer ingeniør- og fysikuddannelse.

Max havde allerede i løbet af sin bachelor mulighed for at interagere med forskellige forskningsgrupper. Det omfattende udstyr og moderne laboratorier gjorde et varigt indtryk på ham. Især scanningstunnelmikroskopet, Cryo STM, som blev nyindkøbt i 2021, gav ham muligheden for at være en af ​​de første til at arbejde med det og forske i eksperimentel fysik på molekylært niveau.

Fascination af moderne mikroskopi

Med Cryo STM, der arbejder ved ekstremt lave temperaturer, sigter Max efter at kombinere optiske spektroskopimetoder med mikroskopets atomare rumlige opløsning. Han er især fascineret af denne mulighed for at måle lys fra individuelle molekyler. Han understreger, at TU Ilmenau tilbyder de studerende værdifulde muligheder for at blive involveret i forskning i løbet af deres bacheloruddannelse.

Max havde også praktisk erfaring som studentermedhjælper, hvor han var ansvarlig for prøveopvarmning i et ultrahøjt vakuum. Han diskuterer jævnligt med kolleger i gruppemøder og præsenterer aktuelle publikationer, som uddyber hans forskningsinteresser inden for faststoffysik og fremtidens elektronik.

Teknisk baggrund for scanning tunneling mikroskopi

Scanning tunneling microscopy (STM) blev udviklet i 1984 og er baseret på den kvantemekaniske tunneling effekt. To elektrisk ledende elektroder er adskilt af et tyndt isolerende lag, for eksempel vakuum. Når en spænding påføres, kan elektroner tunnelere over denne barriere, hvilket skaber et lukket kredsløb. Tunnelstrømmen er et mål for afstanden mellem metalspidsen, ofte lavet af wolfram eller en legering af platin og iridium, og prøven.

Præcisionen af ​​STM er imponerende. Afstanden mellem spidsen og prøven er typisk kun 0,1 nm. Under scanning skabes en højdeprofil af prøven, som holdes konstant ved hjælp af et feedback-styret system, mens spidsen bevæges gennem prøven. Denne teknik muliggør karakterisering af ledende substratoverflader og identifikation af individuelle molekyler, såsom kobberphthalocyanin på en guldoverflade.

Mikroskopets scannerenhed bruger en rørscanner med piezokrystaller, som muliggør ekstremt præcis positionering i alle tre rumlige retninger. Tunnelstrømmen afhænger stærkt af spids-til-prøve-afstanden, hvilket gør det muligt at opnå atomopløsning. Teknikken har endda evnen til at synliggøre moiré-overbygninger og tilbyder en z-opløsning på omkring kl.

Max' forskergruppe ved TU Ilmenau bruger to scanning tunnelmikroskoper, herunder en heliumkølet lavtemperatur STM, som er kendt for sine unikke målemuligheder. Max er klar over fordelene ved moderne udstyr. Han fremhæver især heliumgenvinding og funktionel infrastruktur, som er afgørende for succesfuld forskning.