Спільна група дослідників з Німеччини і США розробила нову техніку вивчення поверхні за допомогою фотоструму

Запропонована методика базується на ідеології скануючої мікроскопії та принципи плазмоники; вона дозволяє візуалізувати одномірні матеріали, такі як вуглецеві нанотрубки, з неперевершеною точністю – з роздільною здатністю до 30 нм.

Скануюча фототоковая мікроскопія (Scanning photocurrent microscopy, SPCM) є потужним інструментом для візуалізації наноелектронних пристроїв, таких як вуглецеві нанотрубки, пластини графена або польові транзистори, побудовані на основі неорганічних нанопроводів.

Техніка передбачає сканування поверхні за допомогою сфокусованого лазерного променя з одночасним вимірюванням фотоструму. Вона була запропонована раніше і широко використовується для візуалізації об’єктів в рамках наукових експериментів.

Єдиний недолік скануючої фототоковой мікроскопії полягає в недостатньому просторовому вирішенні. Однак спільна група вчених з Німеччини і США, подолала цю проблему. Нова техніка, запропонована в останній роботі вченими з Ludwig-Maximilians-University Munich (LMU, Німеччина), Karlsruhe Institute of Technology (KIT, Німеччина) і IBM Research (США), отримала назву покращеної з допомогою наноантенн фототоковой мікроскопії.

Вона вже зараз дозволяє «розглянути» поверхня з роздільною здатністю в 10 разів перевищує існуючі раніше прилади, і це не межа.

Методика відрізняється від «класичної» скануючої фототоковой мікроскопії тим, що в центрі скануючого поверхня лазерного променя розміщується золоте вістря, що знаходиться на відстані всього декількох нанометрів від досліджуваного об’єкта. В даному випадку золоте вістрі діє за принципом антени, додатково фокусуючи оптичне випромінювання (як це робить звичайна антена в радіодіапазоні).

Наноантенна використовується для формування на її поверхні локалізованих коливань густини зарядів, які є джерелом локально посиленого електромагнітного поля. Причому, сформований таким чином електромагнітне поле обмежено в області простору, масштаби якої можна порівняти з розмірами вістря. Це локальне поле впливає на вимірюваний в ході експерименту фотострум.

Відповідно, роздільна здатність приладу може бути зроблена приблизно в 10 разів менше «класичної» половини довжини хвилі падаючого випромінювання (30 нм, замість 300 нм «звичайної» скануючої фототоковой мікроскопії).

До речі, для оптичних процесів, наприклад, комбінаційного розсіювання світла, аналогічне вістрі дозволяє підсилити оптичне збудження, так і випромінювання. Це може призвести до ще краще просторовому вирішенню – близько 20 нм.

На думку вчених, поліпшена за допомогою золотих наноантенн фототоковая мікроскопія може вже в найближчому майбутньому стати новим інструментом для докладного вивчення характеристик нанорозмірних структур.

Причому, сфера можливих досліджень не обмежується лише вуглецевими нанотрубками. Подібна методика може бути застосована до будь одновимірної структурі, наприклад, до неорганічним нанонитям.

Що ж стосується нанотрубок, то запропонована технологія дозволить вивчити поверхневі явища на всіх варіантах важливих для науки контактів металів з нанотрубками, що дозволить краще зрозуміти роботу наноустройств і підвищити їх ефективність. Раніше цю задачу неможливо було вирішити за допомогою конфокальної мікроскопії.

Детальні результати роботи опубліковані в журналі ACS Nano.

Джерело(і):

1. sci-lib.com

2. nanotechweb.org

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *