شکل‌دهي نوک ميکروسکوپ روبشي پيمايشي با استفاده از ليزر
میکروسکوپ روبشی پیمایشی (SPM) ابزاری انعطاف‌پذیر برای دستکاری ذرات و تعیین ویژگی‌های سطوح در مقیاس نانو است. می‌توان نوک SPM را تغییر داده و بدین ترتیب جزئیات بیشتری از سطح را مشاهده کرد، اما برای گرفتن بهترین نتیجه، انتخاب یک نوک با شکل مناسب بسیار مهم است.
cبرت هچت از گروه نانواُپتیک و فتونیک زیستی دانشگاه Wurzburg می‌گوید: «اگر می‌خواهید به طور دقیق روبشگر تغییریافته را روی سطح قرار دهید، وجود یک سطح صاف بر روی نوک تقریباً الزامی است. برنامه ما این است که آنتن‌هایی روی سطح نوک میکروسکوپ بسازیم که تابش برخوردی را جهت استفاده در طیف‌سنجی نوری مستقیم در منطقه‌ای به اندازه حدود 10 نانومتر محدود کنند».
ایده‌ال این است که سطح صاف‌شده نوک میکروسکوپ به صورت موازی با نمونه حرکت کرده و تنظیم وضعیت نمونه با روبشگر در ساده‌ترین حالت ممکن صورت پذیرد. در حالت واقعی، شکل پایه هر نوع میکروسکوپ SPM متفاوت از میکروسکوپ‌های دیگر است؛ این امر باعث می‌شود ارائه یک نوک مسطحی که موازی تمام سیستم‌ها باشد، دشوار باشد.
هچت و همکارانش این مشکل را از طریق شکل‌دهی نوک میکروسکوپ به صورت «درجا» حل کرده‌اند؛ در این حالت سطح صاف نوک میکروسکوپ بسته به نوع SPM ایجاد می‌شود.روش آنها شامل روبش نوک میکروسکوپ روی نقطه تمرکز یک منفذ عددی است که توسط یک لیزر تیتانیوم:یاقوت روشن می‌شود. این سیستم لیزری پالس‌های نزدیک مادون قرمزی با طول 100 فمتوثانیه و با فرکانس تکرار 80 مگاهرتز تولید می‌کند.
برای صاف کردن نوک، روبشگر در تماس با یک نمونه شفاف (همانند روکش یک میکروسکوپ شیشه‌ای) قرار گرفته و در نقطه تمرکز به مدت 1 تا 2 ساعت روبش می‌شود. با ذوب و کنده شدن نوک، یک سطح صاف با میزان موفقیت کلی 50 درصد ایجاد می‌شود.
محققان دریافته‌اند که روبش نوک در یک محدوده نسبتاً بزرگ (10 تا 20 میکرومتر) نقش مهمی در فرایند صاف‌سازی ایفا می‌کند. پائولو بیاجیانی نویسنده اصلی مقاله مربوط به این تحقیق توضیح می‌دهد که اندازه بزرگ روبش به نوک میکروسکوپ امکان حرکت را به داخل و بیرون منطقه تمرکز لیزر می‌دهد. این امر باعث گرم شدن و خنک شدن مداوم نوک می‌شود که ظاهراً در شکل‌گیری مجدد آن بسیار مهم است.
این محققان نتایج کار خود را در Review of Scientific Instruments ارائه داده‌اند.
منبع: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/32606
cبرت هچت از گروه نانواُپتیک و فتونیک زیستی دانشگاه Wurzburg می‌گوید: «اگر می‌خواهید به طور دقیق روبشگر تغییریافته را روی سطح قرار دهید، وجود یک سطح صاف بر روی نوک تقریباً الزامی است. برنامه ما این است که آنتن‌هایی روی سطح نوک میکروسکوپ بسازیم که تابش برخوردی را جهت استفاده در طیف‌سنجی نوری مستقیم در منطقه‌ای به اندازه حدود 10 نانومتر محدود کنند».
ایده‌ال این است که سطح صاف‌شده نوک میکروسکوپ به صورت موازی با نمونه حرکت کرده و تنظیم وضعیت نمونه با روبشگر در ساده‌ترین حالت ممکن صورت پذیرد. در حالت واقعی، شکل پایه هر نوع میکروسکوپ SPM متفاوت از میکروسکوپ‌های دیگر است؛ این امر باعث می‌شود ارائه یک نوک مسطحی که موازی تمام سیستم‌ها باشد، دشوار باشد.
هچت و همکارانش این مشکل را از طریق شکل‌دهی نوک میکروسکوپ به صورت «درجا» حل کرده‌اند؛ در این حالت سطح صاف نوک میکروسکوپ بسته به نوع SPM ایجاد می‌شود.روش آنها شامل روبش نوک میکروسکوپ روی نقطه تمرکز یک منفذ عددی است که توسط یک لیزر تیتانیوم:یاقوت روشن می‌شود. این سیستم لیزری پالس‌های نزدیک مادون قرمزی با طول 100 فمتوثانیه و با فرکانس تکرار 80 مگاهرتز تولید می‌کند.
برای صاف کردن نوک، روبشگر در تماس با یک نمونه شفاف (همانند روکش یک میکروسکوپ شیشه‌ای) قرار گرفته و در نقطه تمرکز به مدت 1 تا 2 ساعت روبش می‌شود. با ذوب و کنده شدن نوک، یک سطح صاف با میزان موفقیت کلی 50 درصد ایجاد می‌شود.
محققان دریافته‌اند که روبش نوک در یک محدوده نسبتاً بزرگ (10 تا 20 میکرومتر) نقش مهمی در فرایند صاف‌سازی ایفا می‌کند. پائولو بیاجیانی نویسنده اصلی مقاله مربوط به این تحقیق توضیح می‌دهد که اندازه بزرگ روبش به نوک میکروسکوپ امکان حرکت را به داخل و بیرون منطقه تمرکز لیزر می‌دهد. این امر باعث گرم شدن و خنک شدن مداوم نوک می‌شود که ظاهراً در شکل‌گیری مجدد آن بسیار مهم است.
این محققان نتایج کار خود را در Review of Scientific Instruments ارائه داده‌اند.
منبع: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/32606
