3-D nano-trükkimine turbolaaduriga mikroskoopidele

3D Print Arduino MIDI Controller (USB Fader/Mixer) (Juuli 2019).

Anonim

EPFLi teadlased on trükitud nanomeetriliste mõõtmetega andurid, mis on võimelised parandama aatomjõu mikroskoopide toimivust.

Nanoekraanilise 3-D trükise abil tehtud väikesed andurid võivad olla aluseks järgmise põlvkonna aatomjõu mikroskoopidele. Need nanosensorid võivad suurendada mikroskoopide tundlikkust ja tuvastamiskiirust, miniaturiseerides nende tuvastamise komponenti kuni 100 korda. Andureid kasutati esmakordselt reaalajas rakenduses EPFL-is, ja tulemused avaldatakse Nature Communications'is.

Väike pöördlaud, mis "kuulab" aatomitele

Aatomienergiajärgne mikroskoop põhineb võimsal tehnoloogial, mis töötab natuke miniatuurse pöördlauaga. Väike konsool koos nanomeetrilise otsaga läbib proovi ja jälgib selle leevendust, aatomit aatomiga. Näpiku lõpmatuid üles- ja allapoole liikumisi kogutakse anduri abil, nii et valimi topograafiat saab kindlaks määrata.

Üks võimalus aatomjõu mikroskoopide parandamiseks on konsooli miniaturiseerimine, kuna see vähendab inertsust, suurendab tundlikkust ja kiirendab avastamist. EPFLi bio- ja nanoosakeste laboratooriumis teadlased saavutasid selle, varustades konsooli 5-nanomeetrilise paksusega sensoriga, mis on valmistatud nanoskaala 3-D trükisega. "Meie meetodi abil saab konsooli 100 korda väiksem, " ütleb labori direktor Georg Fantner.

Elektronid, mis ületavad takistusi

Nano-tipu üles- ja allapoole liikumisi saab mõõta konsooli fikseeritud otsas paikneva anduri deformatsiooniga. Kuid kuna teadlased tegelesid minutiliikumistega - väiksemad kui aatomid - pidid nad oma mütsi välja võtma.

Frankfurdi ülikoolis Goethe Universität'is koos Michael Hutti laboriga töötati välja andur, mis koosnes väga juhtivast plaatina nanoosakesest, mis oli ümbritsetud isoleeriva süsiniku maatriksiga. Tavalistes tingimustes eraldab süsinik elektronid. Kuid nanoosas mängib kvantmõju: mõned elektronid hüppavad läbi isoleermaterjali ja liiguvad ühest nanoosakesest teise. "See on omamoodi nagu siis, kui inimesed, kes kõnnivad mööda teed, tõusid seina vastu ja õnnestusid ronida ainult julgeid vähesed, " ütles Fantner.

Kui anduri kuju muutub, liiguvad nanoosakesed teineteisest eemale ja elektronid hüppavad nende vahel harvem. Voolu muutused näitavad seega anduri deformatsiooni ja proovi koostist.

Kohandatud sensorid

Teadlaste tõeline feat oli leida viis, kuidas toota neid andureid nanoskaala mõõtmetega, hoolikalt kontrollides nende struktuuri ja nende omadusi. "Vaakumis jagame me plaatina ja süsinikuaatomit sisaldava lähteainega substraadi üle. Siis rakendame elektronkiire: plaatina aatomid kogunevad ja moodustavad nanoosakesed ja süsinikuaatomid moodustavad nende ümber looduslikult maatriksi, " ütles Maja Dukic, artikli peamine autor. "Selle protsessi korrates võime luua kõikvõimalikke paksuseid ja kujundatavaid andureid. Oleme tõestanud, et saaksime neid andureid ehitada ja et nad töötavad olemasolevate infrastruktuuride puhul. Nüüd saab meie tehnikat kasutada laialdasemate rakenduste jaoks, alates biosensoritest, ABS-st autode sensorid, puutetundlikud sensorid painduvate membraanidega proteesides ja kunstlik nahk. "

menu
menu