太好了!新型量子点显微镜,能准确测量单个原子的电势!

时间:2019-08-17 来源: 星座

一种新的量子点显微镜,显示单个原子的潜力!与Julich和Magdeburg大学合作的一组研究人员开发了一种测量原子精度样品潜力的新方法。使用常规方法,直到现在几乎不可能定量记录在单个分子或原子附近发生的电位。

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由德国Forsault中心的Julich科学家和其他两个机构的合作伙伴《自然材料》发布的新扫描量子点显微镜方法可能为芯片制造或DNA等生物分子的表征开辟了新的机会。

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所有物质都包括正核和负电子,它们产生的电场即使在很短的距离内也能相互叠加和补偿。传统方法不允许对这些小面积场进行定量测量,这些场决定了纳米尺度下许多材料的性能和功能。几乎所有能够成像这种电位的现有方法都是基于电荷引起的力的测量。然而,这些力难以与在纳米尺度上发生的其他力区分开,这阻碍了定量测量。然而,四年前,福尔瑟姆中心的科学家找到了一种基于完全不同原则的方法。

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扫描量子点显微镜是将单个有机分子(量子点)附着到充当探针的原子力显微镜的顶部。该分子非常小,我们可以以可控的方式将AFM顶部的单个电子附着到分子上。研究人员立即意识到这种方法的前景并提交了专利申请。但是,实际应用还有很长的路要走。最初,这只是一种令人惊讶的效果,其适用性有限。现在一切都发生了变化,不仅可以显示单个原子和分子的电场,还可以准确地量化它们。理论计算与卢森堡合作者的比较证实了这一点。

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另外,可以对样品的大面积成像以同时显示各种纳米结构,并?医鲂枰恍∈奔纯苫竦孟晗竿枷瘛Q芯咳嗽被耸晔奔溲芯空庵址椒ǎ⒆钪仗岢隽艘桓隽岬睦砺邸U庑┓浅G逦耐枷竦脑蚴鞘瓜晕⒕档募舛擞胙繁3窒喽源蟮木嗬耄?2至3纳米。对于普通的原子力显微镜来说,这是不可想象的。在这种情况下,重要的是要知道样品的所有元素产生影响量子点的电场,因此可以测量。显微镜的尖端就像一个保护盖,可以抑制样品远处区域的破坏性磁场。

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因此,屏蔽电场的效应呈指数下降,量子点仅检测周围的直接区域,因此分辨率远高于理想点检测器的分辨率。 Julich的研究人员将测量完整样品表面的速度归因于马格德堡Otto von Glick大学的合作伙伴。那里的工程师开发了一个控制器,以帮助自动化复杂,重复的样本序列扫描。原子力显微镜的工作方式有点像录音机。针尖穿过样品以将表面的完整图像缝合在一起。然而,在先前扫描量子点显微镜的工作中,必须移动到样品上的单独位置。

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测量一个光谱,移动到下一个位置,测量另一个光谱,依此类推,将这些测量结果合并为一个图像。使用马格德堡工程师的控制器,现在可以像普通原子力显微镜一样简单地扫描整个表面。在过去,一个分子需要5-6个小时,现在我们可以在一小时内成像一个包含数百个分子的样品区域。但是,存在一些缺点,准备度量标准需要花费大量时间和精力。测量量子点的分子必须预先附着在尖端上,这只能在低温真空中进行。相反,普通的原子力显微镜也可以在室温下操作而无需真空或复杂的制备。

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然而,太平洋研究所第三研究所所长Stefan Tautz教授持乐观态度:这并不一定限制我们的选择。该方法对于第一个项目仍然是创新和令人兴奋的,因此它可以展示它真正能做的事情。量子点显微镜具有许多应用,并且半导体电子学正在推动一个原子可以改变功能的场的大小的边界。静电相互作用在其他功能材料如催化剂中也起重要作用。生物分子的表征是另一种方式。由于尖端和样品之间的距离很大,该方法也适用于粗糙表面,例如DNA分子表面,具有独特的三维结构。

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博科公园

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2019.08.01 13: 40

字数1457

一种新的量子点显微镜,显示单个原子的潜力!与Julich和Magdeburg大学合作的一组研究人员开发了一种测量原子精度样品潜力的新方法。使用常规方法,直到现在几乎不可能定量记录在单个分子或原子附近发生的电位。

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由德国Forsault中心的Julich科学家和其他两个机构的合作伙伴《自然材料》发布的新扫描量子点显微镜方法可能为芯片制造或DNA等生物分子的表征开辟了新的机会。

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所有物质都包括正核和负电子,它们产生的电场即使在很短的距离内也能相互叠加和补偿。传统方法不允许对这些小面积场进行定量测量,这些场决定了纳米尺度下许多材料的性能和功能。几乎所有能够成像这种电位的现有方法都是基于电荷引起的力的测量。然而,这些力难以与在纳米尺度上发生的其他力区分开,这阻碍了定量测量。然而,四年前,福尔瑟姆中心的科学家找到了一种基于完全不同原则的方法。

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扫描量子点显微镜是将单个有机分子(量子点)附着到充当探针的原子力显微镜的顶部。该分子非常小,我们可以以可控的方式将AFM顶部的单个电子附着到分子上。研究人员立即意识到这种方法的前景并提交了专利申请。但是,实际应用还有很长的路要走。最初,这只是一种令人惊讶的效果,其适用性有限。现在一切都发生了变化,不仅可以显示单个原子和分子的电场,还可以准确地量化它们。理论计算与卢森堡合作者的比较证实了这一点。

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另外,可以对样品的大面积成像以同时显示各种纳米结构,并且仅需一小时即可获得详细图像。研究人员花了数年时间研究这种方法,并最终提出了一个连贯的理论。这些非常清晰的图像的原因是使显微镜的尖端与样品保持相对大的距离,约2至3纳米。对于普通的原子力显微镜来说,这是不可想象的。在这种情况下,重要的是要知道样品的所有元素产生影响量子点的电场,因此可以测量。显微镜的尖端就像一个保护盖,可以抑制样品远处区域的破坏性磁场。

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因此,屏蔽电场的效应呈指数下降,量子点仅检测周围的直接区域,因此分辨率远高于理想点检测器的分辨率。 Julich的研究人员将测量完整样品表面的速度归因于马格德堡Otto von Glick大学的合作伙伴。那里的工程师开发了一个控制器,以帮助自动化复杂,重复的样本序列扫描。原子力显微镜的工作方式有点像录音机。针尖穿过样品以将表面的完整图像缝合在一起。然而,在先前扫描量子点显微镜的工作中,必须移动到样品上的单独位置。

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测量一个光谱,移动到下一个位置,测量另一个光谱,依此类推,将这些测量结果合并为一个图像。使用马格德堡工程师的控制器,现在可以像普通原子力显微镜一样简单地扫描整个表面。在过去,一个分子需要5-6个小时,现在我们可以在一小时内成像一个包含数百个分子的样品区域。但是,存在一些缺点,准备度量标准需要花费大量时间和精力。测量量子点的分子必须预先附着在尖端上,这只能在低温真空中进行。相反,普通的原子力显微镜也可以在室温下操作而无需真空或复杂的制备。

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然而,太平洋研究所第三研究所所长Stefan Tautz教授持乐观态度:这并不一定限制我们的选择。该方法对于第一个项目仍然是创新和令人兴奋的,因此它可以展示它真正能做的事情。量子点显微镜具有许多应用,并且半导体电子学正在推动一个原子可以改变功能的场的大小的边界。静电相互作用在其他功能材料如催化剂中也起重要作用。生物分子的表征是另一种方式。由于尖端和样品之间的距离很大,该方法也适用于粗糙表面,例如DNA分子表面,具有独特的三维结构。

一种新的量子点显微镜,显示单个原子的潜力!与Julich和Magdeburg大学合作的一组研究人员开发了一种测量原子精度样品潜力的新方法。使用常规方法,直到现在几乎不可能定量记录在单个分子或原子附近发生的电位。

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由德国Forsault中心的Julich科学家和其他两个机构的合作伙伴《自然材料》发布的新扫描量子点显微镜方法可能为芯片制造或DNA等生物分子的表征开辟了新的机会。

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所有物质都包括正核和负电子,它们产生的电场即使在很短的距离内也能相互叠加和补偿。传统方法不允许对这些小面积场进行定量测量,这些场决定了纳米尺度下许多材料的性能和功能。几乎所有能够成像这种电位的现有方法都是基于电荷引起的力的测量。然而,这些力难以与在纳米尺度上发生的其他力区分开,这阻碍了定量测量。然而,四年前,福尔瑟姆中心的科学家找到了一种基于完全不同原则的方法。

3001953-366efeee0297bfed

扫描量子点显微镜是将单个有机分子(量子点)附着到充当探针的原子力显微镜的顶部。该分子非常小,我们可以以可控的方式将AFM顶部的单个电子附着到分子上。研究人员立即意识到这种方法的前景并提交了专利申请。但是,实际应用还有很长的路要走。最初,这只是一种令人惊讶的效果,其适用性有限。现在一切都发生了变化,不仅可以显示单个原子和分子的电场,还可以准确地量化它们。理论计算与卢森堡合作者的比较证实了这一点。

3001953-177d08bb93d46854

另外,可以对样品的大面积成像以同时显示各种纳米结构,并且仅需一小时即可获得详细图像。研究人员花了数年时间研究这种方法,并最终提出了一个连贯的理论。这些非常清晰的图像的原因是使显微镜的尖端与样品保持相对大的距离,约2至3纳米。对于普通的原子力显微镜来说,这是不可想象的。在这种情况下,重要的是要知道样品的所有元素产生影响量子点的电场,因此可以测量。显微镜的尖端就像一个保护盖,可以抑制样品远处区域的破坏性磁场。

3001953-ccb536d1e0f11470

因此,屏蔽电场的效应呈指数下降,量子点仅检测周围的直接区域,因此分辨率远高于理想点检测器的分辨率。 Julich的研究人员将测量完整样品表面的速度归因于马格德堡Otto von Glick大学的合作伙伴。那里的工程师开发了一个控制器,以帮助自动化复杂,重复的样本序列扫描。原子力显微镜的工作方式有点像录音机。针尖穿过样品以将表面的完整图像缝合在一起。然而,在先前扫描量子点显微镜的工作中,必须移动到样品上的单独位置。

3001953-37e6960d998c42ca

测量一个光谱,移动到下一个位置,测量另一个光谱,依此类推,将这些测量结果合并为一个图像。使用马格德堡工程师的控制器,现在可以像普通原子力显微镜一样简单地扫描整个表面。在过去,一个分子需要5-6个小时,现在我们可以在一小时内成像一个包含数百个分子的样品区域。但是,存在一些缺点,准备度量标准需要花费大量时间和精力。测量量子点的分子必须预先附着在尖端上,这只能在低温真空中进行。相反,普通的原子力显微镜也可以在室温下操作而无需真空或复杂的制备。

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