Zintegrowane chemiczne i strukturalne identyfikatory powierzchni
Dwie techniki badania elementarnego składu i nanostruktury powierzchni to odpowiednio rentgenowska spektroskopia absorpcyjna (XAS) oraz mikroskopia sond skanujących (SPM). XAS wykorzystuje promieniowanie synchrotronowe dostarczające wysoce skupionych wiązek promieniowania rentgenowskiego. Wiązki pochłaniane są przez elektrony w atomach lub cząsteczki, co powoduje zmianę ich poziomu energetycznego. W wyniku tej absorpcji powstają konkretne spektra, w zależności od składu chemicznego struktury (podobnie jak w przypadku odcisków palców), dostarczające cennych informacji na temat chemicznych elementów, z którego zbudowana jest struktura. W SPM zamiast wiązki elektronów czy fotonów wykorzystywana jest sonda, pozwalająca uzyskać obrazy nanoskalowych struktur powierzchni, a nawet tworzyć ich trójwymiarowe odwzorowania. Przykładami SPM są tunelowa mikroskopia skaningowa (STM), mikroskopia sił atomowych (AFM) i skaningowa mikroskopia optyczna pola bliskiego (NSOM). Europejscy naukowcy biorący udział w projekcie X-TIP postanowili połączyć funkcje XAS i SPM w jedną aparaturę. Wykorzystano dwa rodzaje sond – metalowe końcówki do wykrywania elektronów oraz kwarcowe światłowody do wykrywania fotonów. Aby wyeliminować zakłócenia i interakcje pomiędzy wiązką promieniowania rentgenowskiego i końcówką sondy, końcówkę pokryto grubą warstwą izolacyjną. Sercem systemu jest wielogłowicowy mikroskop sondowy łączący STM, AFM i NSOM w synchrotronową wiązkę promieniowania rentgenowskiego, skupioną w obszarze badanym przez końcówkę sondy. Tym samym system oferuje trzy różne funkcje: XAS-STM, XAS-AFM i XAS-NSOM. Techniki i aparatura X-TIP stanowią więc naturalne rozszerzenie SPM zaprojektowane w taki sposób, aby można było uzyskać szczegółowe informacje na temat struktur, oraz oferujące dodatkową czułość chemiczną i funkcje analizy morfologicznej i nanomanipulacji – a wszystko w ramach jednego instrumentu. Z uwagi na coraz intensywniejszą działalność badawczo-rozwojową w dziedzinie nanotechnologii i nanourządzeń, aparatura X-TIP może przyczynić się do dynamicznego rozwoju nanonauki, przynosząc istotne korzyści gospodarcze nauce i technice UE.
