Forskere udtænker midler til at kombinere scanning af tunnelmikroskopi og infrarød spektroskopi

(Phys.org) - Et team af forskere ved University of California med medlemmer også fra Lawrence Berkeley National Laboratory og Stanford University er lykkedes med at kombinere tunnelmikroskopi og infrarød spektroskopi for at få en bedre forståelse af, hvordan molekyler opfører sig, når de klæber til en overflade . I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , teamet beskriver, hvordan de brugte en specialbygget laser til at udføre infrarød spektroskopi med scanningstunnelmikroskopi uden at opvarme dens spids.

Scanningstunnelmikroskopi er i stand til at indsamle information på atomets niveau af et materiale ved at bruge en lille spids, der er placeret nær et materiale og derefter måle mængden af ​​strøm, der passerer mellem spidsen og materialet. Ved hjælp af denne metode, forskere kan indsamle oplysninger om individuelle molekyler og atomer, men kan ikke skelne mellem dem. Infrarød spektroskopi indsamler information om et materiale via en laser, der er fokuseret på en prøve - infrarødt lys afvises af materialet, og forskelle i frekvenser afslører, hvilke typer molekyler der er til stede. Desværre, teknikken er ikke præcis nok til at udpege individuelle atomer, der udgør molekylerne. I denne nye indsats, forskerne satte sig for at kombinere de to teknologier for at opnå fordelene ved begge, samtidig med at de ophæver deres individuelle ulemper.

For at overvinde problemer med laservarme, der påvirker scanningsspidsen, forskerne brugte en specialbygget laser, der var i stand til at bestråle en guldoverflade, hvorpå der var afsat tetramantan- eller tetramantankrystaller. Scanningsspidsen var placeret langt nok væk fra overfladen for at undgå at blive påvirket. Da laseren blev affyret, teamet fandt ud af, at strømmen mellem spidsen og overfladen steg, når dens frekvens blev indstillet til en af ​​krystallernes absorptionsfrekvenser. Ved at måle stigningen, forskerne var i stand til at bestemme, hvilken krystal der var absorberet i guldsubstratet. Dette betød, at teamet havde kombineret de bedste attributter for begge typer scanningsenheder.

Den eneste ulempe, teamet rapporterede, var, at scanneren kun var i stand til at bruge det gennemsnitlige signal fra en bestemt gruppe molekyler frem for enkeltmolekyler - de planlægger at fortsætte deres arbejde med de kombinerede enheder med håb om at forfine processen for at tillade begge analysere og identificere molekyler på nanoskalaen. Ved at sammenligne sådanne molekyler i en fri gruppe med dem, der klæber til en overflade, forskerne håber at få ny indsigt i, hvordan molekyler opfører sig, når de fastgør sig til en overflade.

© 2013 Phys.org