میکروسکوپ ماکروویو رویشی میدان نزدیک در مقیاس نانو

محققان آمریکای با ترکیب دو دستگاه AFM و ماکروویو موفق به ساخت میکروسکوپ ماکروویو رویشی میدان نزدیک شدند. این دستگاه می‌تواند اطلاعاتی درباره رزونانس مغناطیسی و رزونانس مکانیکی در مقیاس نانو ارائه دهد.

محققان آمریکای با ترکیب دو دستگاه AFM و
ماکروویو موفق به ساخت میکروسکوپ ماکروویو رویشی میدان نزدیک شدند. این
دستگاه می‌تواند اطلاعاتی درباره رزونانس مغناطیسی و رزونانس مکانیکی در
مقیاس نانو ارائه دهد.

محققان مرکز NIST در آمریکا موفق به توسعه و بهبود دستگاهی به‌نام
میکروسکوپ ماکروویو رویشی میدان نزدیک (NSMM) شدند. روش‌های بسیار کمی وجود
دارند که می‌توانند موادی نظیر نیمه‌هادی‌ها، نانوسیم‌ها، مواد فتوولتائیک،
مواد مغناطیسی، مواد مولتی‌فریک و حتی دی‌ان‌ای را اندازه‌گیری کند. این
گروه تحقیقاتی با استفاده از یک دستگاه NSMM موجود در بازار موفق به تعیین
توزیع تقویت‌کننده‌ها در نیمه‌هادی‌ها شدند. این اندازه‌گیری در دو و سه
بعد انجام گرفته است. چنین فناوری برای صنایع الکترونیک مولکولی، نانولوله‌های
کربنی ، نانوسیم‌ها و گرافن ضروری است. پیش‌بینی می‌شود که این دستگاه
بتواند پیشرفت در این حوزه‌ها را افزایش دهد.

 

 
 
میچ والس از محققان این پروژه می گوید کاری
که ما در این پروژه انجام دادیم این بود که دستگاهی با قدرت تفکیک بالا
نظیر میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی و میکروسکوپ نیروی اتمی را با دستگاه
ماکروویو پیوند زدیم. هدف ما از این کار این است که بتوانیم پارامترهایی
نظیر رزونانس مغناطیسی و رزونانس مکانیکی را با استفاده از ماکروویو در
مقیاس نانو اندازه‌گیری کنیم. اگر شما به کامپیوتر یا تلفن همراه خود نگاهی
بیاندازید متوجه می‌شوید این ادوات در محدوده‌های گیگاهرتز کار می‌کنند.
برای مطالعه دستگاه‌های نانومقیاس که در این فرکانس کار می‌کنند نیاز به
ابزاری خاص است که در این پروژه به آن پرداخته شده است.

در این پژوهش یک دستگاه NSMM ساخته شده که مجهز به میکروسکوپ نیروی اتمی
بود به‌طوری که سیگنال‌های پالسی ماکروویو به نوک این میکروسکوپ اعمال می‌شود.
این نوک روی سطح نمونه حرکت کرده و سیگنال‌های پراش یافته از سطح نمونه را
شناسایی می‌کند. نوک میکروسکوپ مانند یک آنتن عمل کرده و موجب تقویت سیگنال‌ها
می‌شود. با بررسی سیگنال‌های ایجاد شده توسط سطح می‌توان خواص مختلف سطح را
مورد بررسی قرار داد.

از این وسیله می‌توان برای تعیین مشخصات مواد مختلف استفاده کرد. یکی از
کاربردهای این ابزار در طراحی تراشه‌ها است برای مثال طراح یک تراشه مایل
است اطلاعاتی درباره نحوه پخش مواد تقویت کننده در اطراف بخش دروازه و
خروجی داشته باشد که ترسیم این نقشه با این دستگاه امکان پذیر است.

NSMM می‌تواند تصاویری از عمق‌های مختلف از 100 میکرومتر تا چند صد نانومتر
ایجاد کند. بنابراین اگر شما یک ماده پیزوالکتریک داشته باشید که روی آن
لایه فلزی باشد می‌توانید به‌راحتی لایه پیزوالکتریک را مورد بررسی قرار
دهید.