Max à Ilmenau : Découvrez les merveilles moléculaires avec le Cryo STM !

Max à Ilmenau : Découvrez les merveilles moléculaires avec le Cryo STM !

Max, un étudiant dévoué en physique à la TU Ilmenau, y a terminé avec succès ses diplômes de licence et de maîtrise et reste à l'université pour son doctorat. Peu après avoir obtenu son diplôme d'études secondaires, il a développé un vif intérêt pour les cours d'ingénierie ainsi que pour les mathématiques et la physique. Le choix de la physique technique à Ilmenau s'est imposé comme une évidence, car cette filière combine formation d'ingénieur et de physique.

Max a déjà eu l'occasion d'interagir avec divers groupes de recherche durant son baccalauréat. Les équipements étendus et les laboratoires modernes l'ont marqué durablement. En particulier, le microscope à effet tunnel Cryo STM, nouvellement acheté en 2021, lui a donné l'opportunité d'être l'un des premiers à travailler avec lui et à faire des recherches sur la physique expérimentale au niveau moléculaire.

Fascination pour la microscopie moderne

Avec le Cryo STM, qui fonctionne à des températures extrêmement basses, Max vise à combiner les méthodes de spectroscopie optique avec la résolution spatiale atomique du microscope. Il est particulièrement fasciné par cette possibilité de mesurer la lumière provenant de molécules individuelles. Il souligne que la TU Ilmenau offre aux étudiants de précieuses opportunités de s'impliquer dans la recherche pendant leur licence.

Max a également acquis une expérience pratique en tant qu'assistant étudiant, où il était responsable du chauffage des échantillons sous ultra-vide. Il discute régulièrement avec ses collègues lors de réunions de groupe et présente les publications actuelles, ce qui approfondit ses intérêts de recherche dans le domaine de la physique du solide et de l'électronique du futur.

Contexte technique de la microscopie à effet tunnel

La microscopie à effet tunnel (STM) a été développée en 1984 et est basée sur l'effet tunnel de la mécanique quantique. Deux électrodes électriquement conductrices sont séparées par une fine couche isolante, par exemple sous vide. Lorsqu’une tension est appliquée, les électrons peuvent traverser cette barrière, créant ainsi un circuit fermé. Le courant tunnel est une mesure des distances entre la pointe métallique, souvent constituée de tungstène ou d'un alliage de platine et d'iridium, et l'échantillon.

La précision du STM est impressionnante. La distance entre la pointe et l'échantillon n'est généralement que de 0,1 nm. Pendant le balayage, un profil de hauteur de l'échantillon est créé, qui est maintenu constant à l'aide d'un système de contrôle par rétroaction pendant que la pointe se déplace à travers l'échantillon. Cette technique permet la caractérisation des surfaces de substrats conducteurs et l'identification de molécules individuelles, telles que la phtalocyanine de cuivre sur une surface d'or.

L'unité scanner du microscope utilise un scanner à tube doté de cristaux piézoélectriques, qui permet un positionnement extrêmement précis dans les trois directions spatiales. Le courant tunnel dépend fortement de la distance pointe-échantillon, ce qui permet d'obtenir une résolution atomique. La technique a même la capacité de rendre visibles les superstructures de moiré et offre une résolution z d’environ 1 pm.

Le groupe de recherche de Max à la TU Ilmenau utilise deux microscopes à effet tunnel, dont un STM à basse température refroidi à l'hélium, connu pour ses capacités de mesure uniques. Max est conscient des avantages des équipements modernes. Il met particulièrement en avant la récupération de l’hélium et les infrastructures fonctionnelles, essentielles au succès de la recherche.