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工程师创新量子点显微镜可轻松扫描分子的整个表面

2019-11-20 20:56:22

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工程师们已经开发出一种测量分子和分子表面电位的方法，这种方法是传统方法的精度和速度都无法达到的。他们第一次成功地绘制了分子电势的高分辨率地图，即在几分钟内围绕所有物质的电场。

“所有物质都由带正电的原子核和带负电的电子组成，”来自马格德堡大学自动化技术研究所的Dr.-Ing. Rolf Findeisen解释说。它们产生电位。由于材料的许多特性和功能的原因使用传统的方法，直到现在，几乎不可能测量这些非常弱的场。”

利用最新研制的扫描量子点显微镜，在扫描力显微镜的针尖上安装了一个称为量子点的单分子。这个尖端像录音机的针一样，在温度接近绝对零度的情况下，在样品上移动，因此，一步一步地创建一个表面的相干表示。

Rolf Findeisen教授和他的博士生Michael Maiworm一起为创新的显微镜方法开发了控制器——一种控制扫描过程的算法。这将会是十分精确的数据，但到目前为止，分子分辨率下的势的测量非常冗长，只需几分钟就可以完成。“使用新的控制器，我们现在可以像用普通的扫描力显微镜一样轻松地扫描分子的整个表面，”Jülich研究中心的Christian Wagner说。这使我们能够产生高分辨率的潜力图像，而这以前似乎是无法达到的。

“这种新的、异常精确和快速的显微镜技术有很多可能的用途，”Michael Maiworm继续说，他在Findeisen教授的指导下，将控制器作为他的论文的一部分进行了大量的开发。从基本的物理问题到半导体电子学，甚至一个单原子对于功能性都是至关重要的，从分子化学反应到生物分子的特性，例如我们的DNA或生物表面。

这项工作是马格德堡和Jülich合作的一部分，他们研究了纳米级目标和自动操作的对象。在这方面，分子尖端具有双重功能：它同时是一个测量探针和一个工具。这为将来通过3D打印创造纳米结构开辟了可能性。例如，可以想象，可能会产生由单个分子或分子尺寸和分辨率的传感器组成的电路。

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