روشی برای تیز کردن نوک میکروسکوپ روبشی

با استفاده از میکروسکوپ پیمایشگر روبشی می‌توان از ساختارهای بسیار کوچک
با قدرت تفکیک بالا در مقیاس اتمی تصویربرداری کرد. این نوک با سطح تماس
برقرار کرده و می‌تواند خواص مکانیکی، شیمیایی و الکتریکی آن را
اندازه‌گیری کند. استفاده از این میکروسکوپ‌ها میان دانشمندان بسیار رایج
است به‌خصوص کسانی که در حوزه فناوری نانو و زیست شناسی سلولی کار می‌کنند.

آزمایشگاه‌ها سالانه صدها هزار دلار برای خرید دستگاه‌هایی نظیر STM و AFM
هزینه می‌کنند، با این حال کیفیت تصاویر آنها بستگی به پیمایشگر آن دارد.
پیمایشگر می‌تواند به سرعت دچار زوال شده و در نتیجه قدرت تفکیک آن کاهش
یابد. در چنین مواردی محققان ناچار هستند که تصویربرداری را متوقف کرده و
یک نوک جدید جایگزین نوک قدیمی کنند.

برای این که به نوک میکروسکوپ شکل داده شود، محققان یون‌ها را در نوک
میکروسکوپ جریان دادند. جریان یونی موجب تراشیده شدن نوک میکروسکوپ می‌شود.
این ایده یک روز که لایدین در ازمایشگاه مشغول کار بود و نوک میکروسکوپ‌اش
دچار زوال شد به ذهن او رسید، او به این اندیشید که ولتاژ مناسبی به نوک
میکروسکوپ اعمال کند. وقتی ولتاژی به نوک میکروسکوپ اعمال شود، میدان
الکتریکی با کم عرض شدن نوک افزایش می‌یابد. بنابراین یون‌ها به بخش تیز
نوک رسیده و منکسر می‌شوند.

لایدین می‌گوید با این انکسار، ماده از نوک میکروسکوپ زدوده شده در نتیجه
نوک آن تیزتر می‌شود. این گروه تحقیقاتی برای تست ایده خود، یک تفنگ یونی
ارزان قیمت خریداری کردند. نتیجه بسیار عالی بود. این گروه تحقیقاتی نوک
میکروسکوپ STM را که صد نانومتر قطر داشت را مورد آزمایش قرار دادند این
نوک تیز شده و قطر نوک آن به یک نانومتر رسید. با این کار قدرت تفکیک
میکروسکوپ به‌شدت افزایش یافت.

برای این که نوک میکروسکوپ فوق‌العاده تیز به سرعت کند نشود، روی آن را با
استفاده از دی‌بورید هافنیوم پوشش دادند این ماده ده برابر مستحکم‌تر از
فلزات رایج مورد استفاده در نوک STM است. این روش در نشریه Nature
Communications. به چاپ رسیده است.