روشي براي تيز کردن نوک ميکروسکوپ روبشي
پژوهشگران معتقدند که با بهبود ساده‌اي در نوک ميکروسکوپ مي‌توانند کيفيت تصويربرداري را در آن افزايش دهند. ژوزف لايدين استاد رشته مهندسي کامپيوتر دانشگاه ايلينويز روش جديدي براي تيز کردن نوک ميکروسکوپ روبشي ارائه کرده است.
با استفاده از ميکروسکوپ پيمايشگر روبشي مي‌توان از ساختارهاي بسيار کوچک با قدرت تفکيک بالا در مقياس اتمي تصويربرداري کرد. اين نوک با سطح تماس برقرار کرده و مي‌تواند خواص مکانيکي، شيميايي و الکتريکي آن را اندازه‌گيري کند. استفاده از اين ميکروسکوپ‌ها ميان دانشمندان بسيار رايج است به‌خصوص کساني که در حوزه فناوري نانو و زيست شناسي سلولي کار مي‌کنند.
آزمايشگاه‌ها سالانه صدها هزار دلار براي خريد دستگاه‌هايي نظير STM و AFM هزينه مي‌کنند، با اين حال کيفيت تصاوير آنها بستگي به پيمايشگر آن دارد. پيمايشگر مي‌تواند به سرعت دچار زوال شده و در نتيجه قدرت تفکيک آن کاهش يابد. در چنين مواردي محققان ناچار هستند که تصويربرداري را متوقف کرده و يک نوک جديد جايگزين نوک قديمي کنند.
|
|
| http://pnu-club.com/imported/2012/08/269.jpg |
|
|
لايدين مي‌گويد براي اين که بتوانيد اين مشکل را تصور کنيد مثالي مي‌زنم، اگر شما يک خودروي مسابقه‌اي داشته باشيد و براي آن لاستيک دوچرخه استفاده کنيد اين خودرو قادر نيست خوب حرکت کند.
براي اين که به نوک ميکروسکوپ شکل داده شود، محققان يون‌ها را در نوک ميکروسکوپ جريان دادند. جريان يوني موجب تراشيده شدن نوک ميکروسکوپ مي‌شود. اين ايده يک روز که لايدين در ازمايشگاه مشغول کار بود و نوک ميکروسکوپ‌اش دچار زوال شد به ذهن او رسيد، او به اين انديشيد که ولتاژ مناسبي به نوک ميکروسکوپ اعمال کند. وقتي ولتاژي به نوک ميکروسکوپ اعمال شود، ميدان الکتريکي با کم عرض شدن نوک افزايش مي‌يابد. بنابراين يون‌ها به بخش تيز نوک رسيده و منکسر مي‌شوند.
لايدين مي‌گويد با اين انکسار، ماده از نوک ميکروسکوپ زدوده شده در نتيجه نوک آن تيزتر مي‌شود. اين گروه تحقيقاتي براي تست ايده خود، يک تفنگ يوني ارزان قيمت خريداري کردند. نتيجه بسيار عالي بود. اين گروه تحقيقاتي نوک ميکروسکوپ STM را که صد نانومتر قطر داشت را مورد آزمايش قرار دادند اين نوک تيز شده و قطر نوک آن به يک نانومتر رسيد. با اين کار قدرت تفکيک ميکروسکوپ به‌شدت افزايش يافت.
براي اين که نوک ميکروسکوپ فوق‌العاده تيز به سرعت کند نشود، روي آن را با استفاده از دي‌بوريد هافنيوم پوشش دادند اين ماده ده برابر مستحکم‌تر از فلزات رايج مورد استفاده در نوک STM است. اين روش در نشريه Nature Communications. به چاپ رسيده است. |
