Maxas Ilmenau: atraskite molekulinius stebuklus su Cryo STM!

Maxas Ilmenau: atraskite molekulinius stebuklus su Cryo STM!

Maksas, atsidavęs fizikos studentas TU Ilmenau, ten sėkmingai baigė bakalauro ir magistro studijas ir studijuoja universitete doktorantūroje. Anksti baigęs vidurinę mokyklą, jis labai domėjosi inžinerijos kursais, taip pat matematika ir fizika. Techninės fizikos pasirinkimas Ilmenau buvo akivaizdus, ​​nes šis kursas sujungia inžinerijos ir fizikos mokymus.

Maksas jau bakalauro studijų metu turėjo galimybę bendrauti su įvairiomis tyrimų grupėmis. Didelė įranga ir modernios laboratorijos padarė jam ilgalaikį įspūdį. Visų pirma, 2021 m. naujai įsigytas skenuojantis tunelinis mikroskopas Cryo STM suteikė jam galimybę vienam pirmųjų su juo dirbti ir tyrinėti eksperimentinę fiziką molekuliniu lygmeniu.

Susižavėjimas šiuolaikine mikroskopija

Naudodamas Cryo STM, kuris veikia itin žemoje temperatūroje, Maxas siekia sujungti optinės spektroskopijos metodus su atomine erdvine mikroskopo skiriamąja geba. Jį ypač žavi tokia galimybė matuoti šviesą iš atskirų molekulių. Jis pabrėžia, kad TU Ilmenau studentams suteikia vertingų galimybių įsitraukti į mokslinius tyrimus dar bakalauro studijų metu.

Maksas taip pat turėjo praktinės studento asistento patirties, kur buvo atsakingas už mėginių kaitinimą itin aukštame vakuume. Jis nuolat diskutuoja su kolegomis grupių susitikimuose ir pristato dabartines publikacijas, kurios gilina jo mokslinius interesus kietojo kūno fizikos ir ateities elektronikos srityse.

Skenuojančios tunelinės mikroskopijos techninis pagrindas

Skenuojanti tunelinė mikroskopija (STM) buvo sukurta 1984 m. ir yra pagrįsta kvantinio mechaninio tuneliavimo efektu. Du elektrai laidūs elektrodai yra atskirti plonu izoliaciniu sluoksniu, pavyzdžiui, vakuuminiu. Įjungus įtampą, elektronai gali prasiskverbti per šį barjerą, sukurdami uždarą grandinę. Tunelinė srovė yra atstumų tarp metalinio antgalio, dažnai pagaminto iš volframo arba platinos ir iridžio lydinio, ir mėginio matas.

STM tikslumas yra įspūdingas. Atstumas tarp antgalio ir mėginio paprastai yra tik 0,1 nm. Nuskaitymo metu sukuriamas mėginio aukščio profilis, kuris palaikomas pastovus naudojant grįžtamojo ryšio valdomą sistemą, kol antgalis judinamas per mėginį. Šis metodas leidžia apibūdinti laidžių substratų paviršius ir identifikuoti atskiras molekules, tokias kaip vario ftalocianinas ant aukso paviršiaus.

Mikroskopo skaitytuvo bloke naudojamas vamzdinis skaitytuvas su pjezo kristalais, kuris leidžia itin tiksliai nustatyti padėtį visomis trimis erdvinėmis kryptimis. Tuneliavimo srovė labai priklauso nuo atstumo nuo galiuko iki mėginio, todėl galima pasiekti atominę skiriamąją gebą. Ši technika netgi turi galimybę padaryti matomus muaro antstatus ir siūlo maždaug 13 val. z skiriamąją gebą.

Makso tyrimų grupė TU Ilmenau naudoja du skenuojančius tunelinius mikroskopus, įskaitant heliu aušinamą žemos temperatūros STM, kuris yra žinomas dėl savo unikalių matavimo galimybių. Maxas žino šiuolaikinės įrangos pranašumus. Jis ypač pabrėžia helio atkūrimą ir funkcinę infrastruktūrą, kurios yra būtinos sėkmingiems tyrimams.