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Equipment and Methodology for Multi-Dimensional Scanning Probe Microscopy

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Caratterizzazione dei materiali con una scansione

Gli scienziati finanziati dall'UE hanno prodotto un microscopio a scansione di sonda all'avanguardia e multifunzionale capace di misurare i cambiamenti di conformazione a livello atomico e gli stati di energia e forza simultaneamente.

Tecnologie industriali

La caratterizzazione delle superfici dei materiali dove interagiscono gli uni con gli altri porta alla conoscenza dettagliata delle proprietà chimiche, elettriche e meccaniche. Questo ha permesso a sua volta di sviluppare un design di materiali, dispositivi e componenti innovativi basati sulla conoscenza. La microscopia a scansione di sonda (SPM) può ora generare immagini a risoluzione atomica e perfino registrare i cambiamenti di conformazione molecolare. Modificando la tensione correttiva tra la punta della sonda e il campione, con una tecnica chiamata spettroscopia a scansione per effetto tunnel (STS), possono essere ottenute informazioni sugli stati elettronici dettagliati e sugli spettri energetici. Gli scienziati hanno avviato il progetto MDSPM ("Equipment and methodology for multi-dimensional scanning probe microscopy"), finanziato dall'UE, per aggiungere un'altra dimensione alla potente tecnica STS. MDSPM si è concentrato sullo sviluppo di un nuovo microscopio a bassa temperatura e multifunzionale (MDSPM) a scansione di sonda a depressione ultra-elevata (UHV), con misurazione bidimensionale per la dissipazione della forza e dell'energia. In particolare, la sofisticata strumentazione estende l'STS per permettere la misurazione della dissipazione della forza e della dissipazione di energia con qualsiasi tipo di forza di fluttuazione random della forza, come nel caso di molecole o atomi vibranti, con una sensibilità senza precedenti. La complessità tecnica del progetto ha causato numerose sfide e, malgrado la mancanza di prontezza commerciale, ha causato la progettazione e la costruzione di due strumenti MDSPM ad alta modularità nei laboratori che soddisfano tutti i requisiti funzionali evidenziati negli obiettivi. Il potenziale della strumentazione per offrire risultati scientifici all'avanguardia al momento non possibili con la microscopia a scansione di forza (SFM) convenzionale ha già generato nuovi progetti di ricerca basati sulla tecnologia. Intel ha inoltre avviato un contratto industriale con il team che utilizzerà la strumentazione MDSPM. MDSPM ha offerto un microscopio multidimensionale a scansione di sonda estremamente potente che promette di rivoluzionare la ricerca sui materiali e sulle loro proprietà. Il raggiungimento simultaneo di una conoscenza dettagliata delle configurazioni atomiche e molecolari, dell'energia e degli stati elettronici con elevata precisione mediante un singolo strumento potrebbe essere la prossima rivoluzione nell'SPM.

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