Max a Ilmenau: Scopri le meraviglie molecolari con Cryo STM!

Max a Ilmenau: Scopri le meraviglie molecolari con Cryo STM!

Max, uno studente di fisica dedicato al TU Ilmenau, ha conseguito lì con successo la sua laurea e il suo master e soggiorna all'università per il suo dottorato. Subito dopo il diploma di scuola superiore, ha sviluppato un forte interesse per i corsi di ingegneria, matematica e fisica. La scelta della fisica tecnica a Ilmenau è stata ovvia, poiché questo corso combina formazione di ingegneria e fisica.

Max ha già avuto l'opportunità di interagire con diversi gruppi di ricerca durante la sua laurea. La vasta attrezzatura e i moderni laboratori lo impressionarono in modo duraturo. In particolare, il microscopio a effetto tunnel, il Cryo STM, acquistato di recente nel 2021, gli ha dato l'opportunità di essere uno dei primi a lavorarci e di ricercare la fisica sperimentale a livello molecolare.

Fascino per la microscopia moderna

Con il Cryo STM, che funziona a temperature estremamente basse, Max mira a combinare i metodi della spettroscopia ottica con la risoluzione spaziale atomica del microscopio. È particolarmente affascinato da questa possibilità di misurare la luce delle singole molecole. Sottolinea che la TU Ilmenau offre agli studenti preziose opportunità di essere coinvolti nella ricerca durante la laurea.

Max ha avuto anche esperienza pratica come assistente studentesco, dove era responsabile del riscaldamento dei campioni in un vuoto ultra-alto. Discute regolarmente con i colleghi in riunioni di gruppo e presenta le pubblicazioni attuali, che approfondiscono i suoi interessi di ricerca nel campo della fisica dello stato solido e dell'elettronica del futuro.

Fondamenti tecnici della microscopia a scansione tunnel

La microscopia a effetto tunnel (STM) è stata sviluppata nel 1984 e si basa sull'effetto tunnel quantistico. Due elettrodi elettricamente conduttivi sono separati da un sottile strato isolante, ad esempio sotto vuoto. Quando viene applicata una tensione, gli elettroni possono attraversare questa barriera, creando un circuito chiuso. La corrente tunneling è una misura delle distanze tra la punta metallica, spesso realizzata in tungsteno o una lega di platino e iridio, e il campione.

La precisione dell'STM è impressionante. La distanza tra la punta e il campione è generalmente di soli 0,1 nm. Durante la scansione viene creato un profilo di altezza del campione, che viene mantenuto costante utilizzando un sistema controllato dal feedback mentre la punta viene spostata attraverso il campione. Questa tecnica consente la caratterizzazione delle superfici del substrato conduttivo e l'identificazione di singole molecole, come la ftalocianina di rame su una superficie d'oro.

L'unità scanner del microscopio utilizza uno scanner a tubo con cristalli piezoelettrici, che consente un posizionamento estremamente preciso in tutte e tre le direzioni spaziali. La corrente di tunneling dipende fortemente dalla distanza punta-campione, consentendo di ottenere la risoluzione atomica. La tecnica ha anche la capacità di rendere visibili le sovrastrutture moiré e offre una risoluzione z di circa 13:00.

Il gruppo di ricerca di Max alla TU Ilmenau utilizza due microscopi a scansione tunnel, incluso un STM a bassa temperatura raffreddato ad elio, noto per le sue capacità di misurazione uniche. Max è consapevole dei vantaggi delle moderne attrezzature. Sottolinea in particolare il recupero dell'elio e le infrastrutture funzionali, essenziali per il successo della ricerca.