Kemungkinan baru untuk memindai mikroskop terowongan: melihat di bawah permukaan

Melihat di bawah permukaan: Tim peneliti di University of Münster membuat sifat struktural dan magnetik tersembunyi terlihat
Untuk memahami bagaimana sifat elektronik atau magnetik dari suatu bahan terkait dengan strukturnya pada skala atom, para ilmuwan menggunakan pemindaian mikroskop tunneling. Sebagai aturan, ini membatasi mereka untuk menyelidiki lapisan atom paling atas dari padatan. Namun, Prof. Anika Schlenhoff dan peneliti postdoctoral Dr. Maciej Bazarnik dari Departemen Fisika di University of Münster kini telah berhasil untuk pertama kalinya dalam menggunakan metode pengukuran yang dimodifikasi untuk gambar sifat struktural dan magnetik yang terletak di bawah permukaan. Tim menyelidiki lapisan ultra-tipis dari bahan magnetik (besi) di bawah lapisan graphene dua dimensi.
Dalam mikroskop tunneling pemindaian konvensional, yang disebut keadaan elektronik, permukaan sampel digunakan untuk sinyal pengukuran ('arus terowongan' yang mengalir antara ujung probe dan sampel). Namun, dalam varian pengukuran resonansi yang digunakan oleh tim di depan Permukaan diselidiki. Tampaknya bertentangan, tetapi dikenal untuk beberapa waktu, keadaan khusus ini dapat digunakan untuk menyelidiki transfer muatan elektronik pada antarmuka yang terkubur di dalam sampel. Seperti yang telah ditunjukkan sekarang, mereka juga dapat membantu mendeteksi sifat magnetik lokal dari film besi yang dicakup oleh graphene. Alasan fisik untuk ini adalah bahwa keadaan elektronik yang terletak di atas permukaan menembus di bawah graphene ke dalam sampel hingga ke lapisan besi magnetik dan menjadi magnetik sendiri melalui interaksi dengan besi.
'Ini membuka kemungkinan baru untuk diselidiki,' menekankan Anika Schlenhoff. 'Kami sekarang dapat menggunakan mikroskop tunneling pemindaian yang sama untuk menyelidiki lapisan atas sistem berlapis dan lapisan antarmuka yang terkubur di bawahnya dalam hal sifat struktural, elektronik dan magnetiknya. Kedua lapisan dapat dianalisis dengan resolusi spasial yang unik yang memanjang ke rentang jarak atom. '
Tim juga menunjukkan bahwa metode mereka dapat digunakan untuk mendapatkan informasi tentang posisi lokal lapisan relatif satu sama lain. Misalnya, posisi atom karbon graphene bervariasi secara lokal sehubungan dengan atom besi yang mendasarinya – ada sekuens penumpukan yang berbeda. 'Perbedaan dalam penumpukan vertikal sebelumnya tidak dapat diselesaikan untuk sistem material ini menggunakan mikroskop tunneling pemindaian konvensional,' jelas Maciej Bazarnik. Seperti yang sekarang ternyata, keadaan di dekat permukaan, yang digunakan dalam pemindaian resonansi mikroskop tunneling, sensitif terhadap urutan penumpukan dan dengan demikian memungkinkan perbedaan -perbedaan ini divisualisasikan.
Publikasi asli
Maciej Bazarnik, Anika Schlenhoff (2025): Status potensial gambar pada hibrida GR-Ferromagnet 2D: meningkatkan putaran dan penginderaan susun; ACS Nano (online pertama); Doi: 10.1021/acsnano.5c04475