Max Ilmenaus: avastage Cryo STM-iga molekulaarseid imesid!

Max Ilmenaus: avastage Cryo STM-iga molekulaarseid imesid!

Max, pühendunud füüsikatudeng TLÜ Ilmenau, lõpetas seal edukalt bakalaureuse- ja magistriõppe ning jääb ülikooli doktorantuuri. Juba varakult pärast keskkooli lõpetamist tekkis tal suur huvi insenerikursuste ning matemaatika ja füüsika vastu. Tehnilise füüsika valik Ilmenaus oli ilmne, kuna sellel kursusel on ühendatud inseneri- ja füüsikaõpe.

Maxil oli juba bakalaureuseõppe ajal võimalus suhelda erinevate uurimisrühmadega. Mahukas varustus ja kaasaegsed laborid jätsid talle püsiva mulje. Eelkõige 2021. aastal äsja ostetud skaneeriv tunnelmikroskoop Cryo STM andis talle võimaluse olla üks esimesi, kes sellega tööle hakkab ja molekulaarsel tasemel eksperimentaalfüüsikat uurida.

Kaasaegse mikroskoopia võlu

Äärmiselt madalatel temperatuuridel töötava Cryo STM-iga püüab Max ühendada optilise spektroskoopia meetodid mikroskoobi aatomi ruumilise eraldusvõimega. Teda paelub eriti selline võimalus mõõta valgust üksikutelt molekulidelt. Ta rõhutab, et TLÜ Ilmenau pakub tudengitele väärtuslikke võimalusi bakalaureuseõppe ajal teadustöös kaasa lüüa.

Maxil oli ka praktiline kogemus õpilase assistendina, kus ta vastutas proovi kuumutamise eest ülikõrges vaakumis. Ta arutab regulaarselt kolleegidega grupikoosolekutel ja esitleb jooksvaid publikatsioone, mis süvendab tema teadushuvi tahkisfüüsika ja tulevikuelektroonika vallas.

Skaneeriva tunnelmikroskoopia tehniline taust

Skaneeriv tunnelmikroskoopia (STM) töötati välja 1984. aastal ja see põhineb kvantmehaanilisel tunneliefektil. Kaks elektrit juhtivat elektroodi on eraldatud õhukese isolatsioonikihiga, näiteks vaakum. Pinge rakendamisel saavad elektronid läbi selle barjääri tunneldada, luues suletud ahela. Tunnelivool on sageli volframist või plaatina ja iriidiumi sulamist valmistatud metallotsa ja proovi vahelise kauguse mõõt.

STM-i täpsus on muljetavaldav. Otsa ja proovi vaheline kaugus on tavaliselt vaid 0,1 nm. Skaneerimise käigus luuakse proovi kõrgusprofiil, mida hoitakse tagasisidega juhitava süsteemi abil konstantsena, samal ajal kui otsiku liigutatakse läbi proovi. See meetod võimaldab iseloomustada juhtivaid substraadi pindu ja identifitseerida üksikuid molekule, näiteks vaskftalotsüaniini kulla pinnal.

Mikroskoobi skanneriplokk kasutab piesokristallidega toruskannerit, mis võimaldab ülitäpset positsioneerimist kõigis kolmes ruumisuunas. Tunnelivool sõltub tugevalt tipu ja proovi kaugusest, võimaldades saavutada aatomi eraldusvõimet. Tehnikal on isegi võimalus muuta muaree pealisehitused nähtavaks ja see pakub z-eraldusvõimet umbes kell 13.00.

Maxi uurimisrühm TLÜ Ilmenaus kasutab kahte skaneerivat tunnelmikroskoopi, sealhulgas heeliumjahutusega madala temperatuuriga STM-i, mis on tuntud oma ainulaadsete mõõtmisvõimaluste poolest. Max on teadlik kaasaegsete seadmete eelistest. Ta tõstab eriti esile heeliumi taaskasutamist ja funktsionaalset infrastruktuuri, mis on edukaks teadustööks hädavajalikud.