Max i Ilmenau: Upptäck molekylära underverk med Cryo STM!

Max i Ilmenau: Upptäck molekylära underverk med Cryo STM!

Max, en hängiven fysikstudent vid TU Ilmenau, avslutade framgångsrikt sin kandidat- och masterexamen där och stannar på universitetet för sin doktorsexamen. Tidigt efter gymnasiet utvecklade han ett starkt intresse för ingenjörskurser samt matematik och fysik. Valet av teknisk fysik i Ilmenau var självklart, eftersom denna kurs kombinerar ingenjörs- och fysikutbildning.

Max hade redan under sin kandidatexamen möjlighet att interagera med olika forskargrupper. Den omfattande utrustningen och de moderna laboratorierna gjorde ett bestående intryck på honom. I synnerhet skanningstunnelmikroskopet, Cryo STM, som nyinköptes 2021, gav honom möjligheten att vara en av de första att arbeta med det och att forska i experimentell fysik på molekylär nivå.

Fascination med modern mikroskopi

Med Cryo STM, som fungerar vid extremt låga temperaturer, siktar Max på att kombinera optiska spektroskopimetoder med mikroskopets atomära rumsliga upplösning. Han är särskilt fascinerad av denna möjlighet att mäta ljus från enskilda molekyler. Han framhåller att TU Ilmenau erbjuder studenter värdefulla möjligheter att vara delaktiga i forskning under sin kandidatexamen.

Max hade även praktisk erfarenhet som elevassistent, där han ansvarade för provuppvärmning i ultrahögt vakuum. Han diskuterar regelbundet med kollegor i gruppmöten och presenterar aktuella publikationer, vilket fördjupar hans forskningsintresse inom området fasta tillståndets fysik och framtidens elektronik.

Teknisk bakgrund av scanning tunneling mikroskopi

Scanning tunneling microscopy (STM) utvecklades 1984 och är baserad på den kvantmekaniska tunneleffekten. Två elektriskt ledande elektroder separeras av ett tunt isolerande skikt, till exempel vakuum. När en spänning appliceras kan elektroner tunnla över denna barriär, vilket skapar en sluten krets. Tunnelströmmen är ett mått på avstånden mellan metallspetsen, ofta gjord av volfram eller en legering av platina och iridium, och provet.

Precisionen hos STM är imponerande. Avståndet mellan spetsen och provet är vanligtvis endast 0,1 nm. Under skanningen skapas en höjdprofil av provet, som hålls konstant med hjälp av ett återkopplingskontrollerat system medan spetsen förs genom provet. Denna teknik möjliggör karakterisering av ledande substratytor och identifiering av individuella molekyler, såsom kopparftalocyanin på en guldyta.

Mikroskopets skannerenhet använder en tubskanner med piezokristaller, vilket möjliggör extremt exakt positionering i alla tre rumsliga riktningar. Tunnelströmmen beror starkt på spets-till-provavståndet, vilket gör att atomupplösning kan uppnås. Tekniken har till och med förmågan att synliggöra moiré-överbyggnader och erbjuder en z-upplösning på runt 13.00.

Max forskargrupp vid TU Ilmenau använder två skanningstunnelmikroskop, inklusive en heliumkyld lågtemperatur-STM, som är känd för sina unika mätmöjligheter. Max är medveten om fördelarna med modern utrustning. Han lyfter särskilt fram heliumåtervinning och funktionell infrastruktur, som är avgörande för framgångsrik forskning.