Identificativi chimici e strutturali integrati delle superfici
Le due tecniche utilizzate per l'analisi della composizione elementare e della nanostruttura delle superfici sono rispettivamente la spettroscopia di assorbimento di raggi X (XAS) e la microscopia a scansione per effetto tunnel (SPM). La XAS si basa sulla radiazione di sincrotrone in grado di emettere fasci di raggi X finemente focalizzati che vengono assorbiti dagli elettroni negli atomi o nelle molecole modificando i rispettivi livelli di energia. L'assorbimento produce specifici "spettri" che dipendono dalla composizione chimica della struttura (molto simili ad un'impronta digitale) e sono pertanto in grado di fornire informazioni preziose sugli elementi chimici di cui si compone. La SPM utilizza una sonda al posto di un fascio di elettroni o di fotoni al fine di tradurre in immagine le strutture delle superfici di nanoscala e di creare altresì mappe tridimensionali (3D) delle superfici. Tra gli esempi di SPM è possibile annoverare la microscopia a scansione per effetto tunnel (STM), la microscopia a forza atomica (AFM) e la microscopia ottica a scansione in campo prossimo (NSOM). Mediante il progetto X-TIP, i ricercatori europei si sono prefissati l'obiettivo di fondere le capacità XAS e SPM in un unico strumento. Sono stati utilizzati due tipi di sonde: punte metalliche per la rilevazione di elettroni e fibre ottiche al quarzo per la rilevazione di fotoni ottici. Al fine di evitare l'interferenza e l'interazione tra il fascio di raggi X e la punta della sonda di rilevazione, gli sperimentatori hanno coperto la punta metallica scoperta con uno spesso strato isolante. Il cardine del sistema era costituito da un microscopio a sonda locale a teste multiple in grado di integrare le tecnologie STM, AFM e NSOM in un fascio di radiazione a raggi X di sincrotone focalizzato sull'area esplorata dalla punta della sonda. In tal modo, il sistema potrebbe offrire tre diverse funzionalità: XAS-STM, XAS-AFM e XAS-NSOM. Le tecniche e la strumentazione X-TIP hanno pertanto fornito un'estensione naturale alla SPM progettata al fine di ottenere informazioni strutturali dettagliate, mediante l'aggiunta della sensibilità chimica, del riconoscimento morfologico e della capacità di nanomanipolazione in un unico strumento. In virtù delle vaste dimensioni del settore di ricerca e sviluppo (R&S), tuttora in crescita, correlato alle nanotecnologie e ai nanodispositivi, la strumentazione X-TIP potrebbe contribuire ad uno sviluppo significativo del campo delle nanoscienze con vantaggi economici importanti per la scienza e l'ingegneria dell'UE.
