Max v Ilmenau: Odkrijte molekularne čudeže s Cryo STM!

Max v Ilmenau: Odkrijte molekularne čudeže s Cryo STM!

Max, predani študent fizike na TU Ilmenau, tam uspešno zaključil diplomo in magisterij ter ostaja na univerzi zaradi doktorata. Zgodaj po končani srednji šoli se je močno zanimal za inženirske predmete, pa tudi za matematiko in fiziko. Izbira tehnične fizike v Ilmenauu je bila očitna, saj ta predmet združuje inženirsko in fizikalno usposabljanje.

Max je že med diplomo imel priložnost sodelovati z različnimi raziskovalnimi skupinami. Bogata oprema in sodobni laboratoriji so nanj naredili nepozaben vtis. Zlasti vrstični tunelski mikroskop Cryo STM, ki je bil na novo kupljen leta 2021, mu je dal priložnost, da je bil eden prvih, ki je delal z njim in raziskoval eksperimentalno fiziko na molekularni ravni.

Fascinacija nad sodobno mikroskopijo

S Cryo STM, ki deluje pri izjemno nizkih temperaturah, želi Max združiti metode optične spektroskopije z atomsko prostorsko ločljivostjo mikroskopa. Navdušuje ga predvsem ta možnost merjenja svetlobe iz posameznih molekul. Poudarja, da TU Ilmenau ponuja študentom dragocene priložnosti za vključevanje v raziskave med dodiplomskim študijem.

Max je imel tudi praktične izkušnje kot študentski asistent, kjer je bil odgovoren za segrevanje vzorcev v ultravisokem vakuumu. Redno razpravlja s sodelavci na skupinskih srečanjih in predstavlja aktualne objave, kar poglablja njegovo raziskovalno zanimanje na področju fizike trdne snovi in ​​elektronike prihodnosti.

Tehnično ozadje vrstične tunelske mikroskopije

Skenirna tunelska mikroskopija (STM) je bila razvita leta 1984 in temelji na učinku kvantnega mehanskega tuneliranja. Dve električno prevodni elektrodi sta ločeni s tanko izolacijsko plastjo, na primer vakuumsko. Ko je napetost uporabljena, lahko elektroni tunelirajo čez to oviro in ustvarijo zaprt krog. Tunelski tok je merilo razdalje med kovinsko konico, ki je pogosto izdelana iz volframa ali zlitine platine in iridija, ter vzorcem.

Natančnost STM je impresivna. Razdalja med konico in vzorcem je običajno le 0,1 nm. Med skeniranjem se ustvari višinski profil vzorca, ki se ohranja konstanten z uporabo povratno krmiljenega sistema, medtem ko se konica premika skozi vzorec. Ta tehnika omogoča karakterizacijo prevodnih substratnih površin in identifikacijo posameznih molekul, kot je bakrov ftalocianin na zlati površini.

Skener enota mikroskopa uporablja cevni skener s piezo kristali, ki omogoča izjemno natančno pozicioniranje v vse tri prostorske smeri. Tunelski tok je močno odvisen od razdalje med konico in vzorcem, kar omogoča doseganje atomske ločljivosti. Tehnika lahko celo naredi vidne moiré superstrukture in ponuja z-ločljivost okoli 13:00.

Maxova raziskovalna skupina na TU Ilmenau uporablja dva vrstična tunelska mikroskopa, vključno s helijem hlajenim nizkotemperaturnim STM, ki je znan po svojih edinstvenih merilnih zmogljivostih. Max se zaveda prednosti sodobne opreme. Posebej izpostavlja pridobivanje helija in funkcionalno infrastrukturo, ki sta bistveni za uspešne raziskave.