Max i Ilmenau: Oppdag molekylære underverker med Cryo STM!

Max i Ilmenau: Oppdag molekylære underverker med Cryo STM!

Max, en dedikert fysikkstudent ved TU Ilmenau, fullførte sin bachelor- og mastergrad der og blir ved universitetet for doktorgraden. Tidlig etter endt utdanning fra videregående utviklet han en sterk interesse for ingeniørkurs så vel som matematikk og fysikk. Valget av teknisk fysikk i Ilmenau var åpenbart, da dette kurset kombinerer ingeniør- og fysikktrening.

Max hadde allerede muligheten til å samhandle med ulike forskningsgrupper i løpet av bachelorgraden. Det omfattende utstyret og moderne laboratorier gjorde et varig inntrykk på ham. Spesielt skanningstunnelmikroskopet, Cryo STM, som ble nyinnkjøpt i 2021, ga ham muligheten til å være en av de første til å jobbe med det og forske på eksperimentell fysikk på molekylært nivå.

Fascinasjon med moderne mikroskopi

Med Cryo STM, som fungerer ved ekstremt lave temperaturer, har Max som mål å kombinere optiske spektroskopimetoder med den atomære romlige oppløsningen til mikroskopet. Han er spesielt fascinert av denne muligheten til å måle lys fra individuelle molekyler. Han understreker at TU Ilmenau gir studentene verdifulle muligheter til å være involvert i forskning i løpet av bachelorgraden.

Max hadde også praktisk erfaring som studentassistent, hvor han hadde ansvar for prøveoppvarming i ultrahøyt vakuum. Han diskuterer jevnlig med kolleger i gruppemøter og presenterer aktuelle publikasjoner, noe som utdyper hans forskningsinteresser innen faststofffysikk og fremtidig elektronikk.

Teknisk bakgrunn for skannetunnelmikroskopi

Scanning tunneling microscopy (STM) ble utviklet i 1984 og er basert på den kvantemekaniske tunneleffekten. To elektrisk ledende elektroder er adskilt av et tynt isolerende lag, for eksempel vakuum. Når en spenning påføres, kan elektroner tunnelere over denne barrieren, og skape en lukket krets. Tunnelstrømmen er et mål på avstandene mellom metallspissen, ofte laget av wolfram eller en legering av platina og iridium, og prøven.

Presisjonen til STM er imponerende. Avstanden mellom spissen og prøven er vanligvis bare 0,1 nm. Under skanning opprettes en høydeprofil av prøven, som holdes konstant ved hjelp av et tilbakemeldingskontrollert system mens spissen beveges gjennom prøven. Denne teknikken muliggjør karakterisering av ledende substratoverflater og identifisering av individuelle molekyler, slik som kobberftalocyanin på en gulloverflate.

Mikroskopets skannerenhet bruker en rørskanner med piezokrystaller, som muliggjør ekstremt presis posisjonering i alle tre romlige retninger. Tunnelstrømmen avhenger sterkt av spissen-til-prøve-avstanden, slik at atomoppløsning kan oppnås. Teknikken har til og med muligheten til å synliggjøre moiré-overbygg og gir en z-oppløsning på rundt kl.

Max sin forskningsgruppe ved TU Ilmenau bruker to skanningstunnelmikroskoper, inkludert en heliumkjølt lavtemperatur STM, som er kjent for sine unike måleevner. Max er klar over fordelene med moderne utstyr. Han fremhever spesielt heliumgjenvinning og funksjonell infrastruktur, som er avgjørende for vellykket forskning.