Unikatowy układ Nano-Probe w Laboratorium Nanostruktur na UJ

źródło: UJ

Na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego otwarto Laboratorium Nanostruktur. Elementem wyposażenia laboratorium jest jedno z trzech na świecie urządzeń Nano-Probe, służące do manipulacji obiektami w skali nano i do obrazowania ich.

Laboratorium Nanostruktur powstaje jako część Zespołu Laboratoriów Nanotechnologii i Nauki o Powierzchni w ramach projektu "Badanie układów w skali atomowej: nauki ścisłe dla innowacyjnej gospodarki (ATOMIN)". Otwarcie krakowskiego laboratorium było połączone z uruchomieniem zintegrowanego systemu do syntezy i diagnostyki nanostruktur - zwanego w skrócie Nano-Probe.

System Nano-Probe umożliwia m.in. otrzymanie informacji na temat składu chemicznego badanej próbki czy precyzyjne przesuwanie po powierzchni atomów. Dzięki niemu możliwy jest też pomiar przewodności elektrycznej nanostruktur z niespotykaną dotąd dokładnością

Jak poinformował w przesłanym PAP komunikacie prof. Jarosław Koperski, kierownik projektu ATOMIN, układ Nano-Probe jest urządzeniem unikatowym w skali światowej. Podobne znajdują się tylko w dwóch innych laboratoriach na świecie: w Tuluzie i w Singapurze.

Krakowski Nano-Probe, składa się z trzech podstawowych segmentów: niskotemperaturowego mikroskopu sondy skanującej, części preparacyjnej oraz tzw. części multi-probe złożonej z czteropróbnikowego skaningowego mikroskopu tunelowego sprzężonego z mikroskopem elektronowym oraz hemisferycznym analizatorem energii elektronów.

Dzięki Nano-Probe oprócz informacji o topografii próbki, (możliwej do uzyskania za pomocą mikroskopu tunelowego, bądź elektronowego), dostępna jest też informacja na temat zawartości poszczególnych pierwiastków na powierzchni analizowanego materiału z wyjątkowo dużą przestrzenną zdolnością rozdzielczą. "Można powiedzieć, że w układzie krakowskim mamy do czynienia ze skaningowym mikroskopem Augera" - komentują naukowcy z UJ.

Układ pozawala też na dokładne pozycjonowanie ostrzy skanujących mikroskopu tunelowego, dzięki czemu można za jego pomocą przeprowadzać pomiary przewodności elektrycznej nanostruktur (rzędu kilku czy kilkudziesięciu nanometrów) z niespotykaną precyzją pomiaru: natężenie może być zmierzone z dokładnością do dziesiątych części nanoampera.

Nano-Probe pozwala na przeprowadzanie wysokorozdzielczych pomiarów mikroskopowych, spektroskopowych oraz na manipulację w skali atomowej, np. przesuwanie atomów na badanej powierzchni. Mechanizm umożliwia też pomiary próbek nieprzewodzących prądu elektrycznego (co nie było możliwe np. w mikroskopie tunelowym), jak również na równoczesny pomiar siły oddziaływania pomiędzy skanującym ostrzem a badaną powierzchnią oraz pomiar prądu tunelowego.

Urządzenie umożliwia też ustawianie oraz obracanie próbki w przestrzeni, jej podgrzewanie do temperatury ok. 720 st. C oraz ochłodzenie do ok. -220 st. C. Złożone eksperymenty mogą być przeprowadzane w kontrolowanych warunkach ultrawysokiej próżni.

Projekt ATOMIN jest realizowany w latach 2009-2012 w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. Jego budżet wynosi ponad 92 mln zł. W ramach działań ATOMIN-u zostanie powołanych kilka międzywydziałowych Zespołów Laboratoriów (m.in. Zaawansowanych Materiałów, Nanotechnologii i Nauki o Powierzchni, w skład którego wchodzi Laboratorium Nanotechnologii; Zastosowań Biomedycznych Fizyki i Chemii; Fotoniki, Spektroskopii i Laserowych Technologii Kwantowych; Zaawansowanych Technologii Obliczeniowych), które zostaną wyposażone w nowoczesną aparaturę naukowo-badawczą (ponad 130 urządzeń), pozwalającą na prowadzenie innowacyjnych badań o charakterze podstawowym i aplikacyjnym.

PAP - Nauka w Polsce