Max Ilmenaussa: Löydä molekyyliihmeitä Cryo STM:llä!

Max Ilmenaussa: Löydä molekyyliihmeitä Cryo STM:llä!

Max, omistautunut fysiikan opiskelija TU Ilmenau, suoritti siellä menestyksekkäästi kandidaatin ja maisterin tutkintonsa ja oleskelee yliopistossa tohtorintutkintoa varten. Varhain lukiosta valmistumisen jälkeen hän kiinnostui tekniikan kursseista sekä matematiikasta ja fysiikasta. Teknisen fysiikan valinta Ilmenaussa oli ilmeinen, sillä kurssilla yhdistyvät insinööri- ja fysiikan koulutus.

Maxilla oli jo kandidaatintutkinnon aikana mahdollisuus olla vuorovaikutuksessa eri tutkimusryhmien kanssa. Laajat laitteet ja modernit laboratoriot tekivät häneen pysyvän vaikutuksen. Erityisesti vuonna 2021 ostettu pyyhkäisytunnelimikroskooppi, Cryo STM, antoi hänelle mahdollisuuden olla ensimmäisten joukossa työskennellyt sen kanssa ja tutkia kokeellista fysiikkaa molekyylitasolla.

Kiehtoo nykyaikainen mikroskopia

Erittäin matalissa lämpötiloissa toimivalla Cryo STM:llä Max pyrkii yhdistämään optiset spektroskopiamenetelmät mikroskoopin atomitilaresoluutioon. Häntä kiehtoo erityisesti tämä mahdollisuus mitata valoa yksittäisistä molekyyleistä. Hän korostaa, että TU Ilmenau tarjoaa opiskelijoille arvokkaita mahdollisuuksia olla mukana tutkimuksessa kandidaatin tutkinnon aikana.

Maxilla oli myös käytännön kokemusta opiskelija-assistenttina, jossa hän vastasi näytteen lämmittämisestä ultrakorkeassa tyhjiössä. Hän keskustelee säännöllisesti kollegoiden kanssa ryhmätapaamisissa ja esittelee ajankohtaisia ​​julkaisuja, mikä syventää hänen tutkimusintressiään solid-state fysiikan ja tulevaisuuden elektroniikan alalla.

Pyyhkäisytunnelimikroskoopin tekninen tausta

Pyyhkäisytunnelimikroskooppi (STM) kehitettiin vuonna 1984 ja se perustuu kvanttimekaaniseen tunnelointiefektiin. Kaksi sähköä johtavaa elektrodia on erotettu toisistaan ​​ohuella eristekerroksella, esimerkiksi tyhjiöllä. Kun jännitettä käytetään, elektronit voivat tunneloida tämän esteen poikki ja muodostaa suljetun piirin. Tunnelointivirta on usein volframista tai platinan ja iridiumin seoksesta valmistetun metallikärjen ja näytteen välisten etäisyyksien mitta.

STM:n tarkkuus on vaikuttava. Kärjen ja näytteen välinen etäisyys on tyypillisesti vain 0,1 nm. Skannauksen aikana näytteelle luodaan korkeusprofiili, joka pidetään vakiona palauteohjatun järjestelmän avulla, kun kärkeä liikutetaan näytteen läpi. Tämä tekniikka mahdollistaa johtavien substraattipintojen karakterisoinnin ja yksittäisten molekyylien, kuten kupariftalosyaniinin, tunnistamisen kultapinnalla.

Mikroskoopin skanneriyksikössä käytetään pietsokideillä varustettua putkiskanneria, joka mahdollistaa erittäin tarkan paikantamisen kaikissa kolmessa tilasuunnassa. Tunnelointivirta riippuu voimakkaasti kärjen ja näytteen välisestä etäisyydestä, mikä mahdollistaa atomiresoluution saavuttamisen. Tekniikalla on jopa kyky tehdä moiré-päällirakenteet näkyviksi ja se tarjoaa z-resoluution noin klo 13.00.

Maxin tutkimusryhmä TU Ilmenaussa käyttää kahta pyyhkäisytunnelimikroskooppia, mukaan lukien heliumjäähdytteinen matalalämpötilainen STM, joka tunnetaan ainutlaatuisista mittausominaisuuksistaan. Max on tietoinen nykyaikaisten laitteiden eduista. Hän korostaa erityisesti heliumin talteenottoa ja toimivaa infrastruktuuria, jotka ovat olennaisia ​​onnistuneelle tutkimukselle.