Max u Ilmenau: Otkrijte molekularna čuda s Cryo STM!

Max u Ilmenau: Otkrijte molekularna čuda s Cryo STM!

Max, posvećeni student fizike na TU Ilmenau, ondje je uspješno diplomirao i magistrirao te ostaje na sveučilištu radi doktorata. Rano nakon što je završio srednju školu, razvio je snažan interes za tečajeve inženjerstva, kao i za matematiku i fiziku. Odabir tehničke fizike u Ilmenauu bio je očigledan, budući da ovaj kolegij kombinira obuku inženjerstva i fizike.

Max je već imao priliku komunicirati s različitim istraživačkim grupama tijekom svog prvostupničkog studija. Opsežna oprema i moderni laboratoriji ostavili su na njega trajan dojam. Konkretno, skenirajući tunelski mikroskop, Cryo STM, koji je nedavno kupljen 2021., dao mu je priliku da bude jedan od prvih koji će raditi s njim i istraživati ​​eksperimentalnu fiziku na molekularnoj razini.

Fascinacija modernom mikroskopijom

S Cryo STM, koji radi na ekstremno niskim temperaturama, Max nastoji kombinirati metode optičke spektroskopije s atomskom prostornom rezolucijom mikroskopa. Posebno ga fascinira ta mogućnost mjerenja svjetlosti pojedinačnih molekula. Naglašava da TU Ilmenau studentima nudi vrijedne prilike za uključivanje u istraživanje tijekom njihovog prvostupničkog studija.

Max je također imao praktično iskustvo kao student asistent, gdje je bio odgovoran za zagrijavanje uzoraka u ultra-visokom vakuumu. Redovito raspravlja s kolegama na grupnim sastancima i predstavlja aktualne publikacije, što produbljuje njegove istraživačke interese u području fizike čvrstog stanja i buduće elektronike.

Tehnička pozadina skenirajuće tunelske mikroskopije

Skenirajuća tunelska mikroskopija (STM) razvijena je 1984. godine i temelji se na kvantnomehaničkom efektu tuneliranja. Dvije elektrovodljive elektrode odvojene su tankim izolacijskim slojem, na primjer vakuumom. Kada se primijeni napon, elektroni mogu tunelirati preko ove barijere, stvarajući zatvoreni krug. Struja tunela je mjera udaljenosti između metalnog vrha, često izrađenog od volframa ili legure platine i iridija, i uzorka.

Preciznost STM-a je impresivna. Udaljenost između vrha i uzorka obično je samo 0,1 nm. Tijekom skeniranja stvara se visinski profil uzorka koji se održava konstantnim pomoću sustava kontroliranog povratnom spregom dok se vrh pomiče kroz uzorak. Ova tehnika omogućuje karakterizaciju vodljivih površina supstrata i identifikaciju pojedinačnih molekula, kao što je bakrov ftalocianin na površini zlata.

Skenerska jedinica mikroskopa koristi cijevni skener s piezo kristalima koji omogućuje iznimno precizno pozicioniranje u sva tri prostorna smjera. Struja tuneliranja jako ovisi o udaljenosti vrh-uzorak, što omogućuje postizanje atomske rezolucije. Tehnika čak ima mogućnost učiniti moiré superstrukture vidljivima i nudi z-rezoluciju od oko 1 pm.

Maxova istraživačka grupa na TU Ilmenau koristi dva skenirajuća tunelska mikroskopa, uključujući niskotemperaturni STM hlađen helijem, koji je poznat po svojim jedinstvenim mjernim mogućnostima. Max je svjestan prednosti moderne opreme. Posebno ističe povrat helija i funkcionalnu infrastrukturu koja je neophodna za uspješno istraživanje.