Risoluzione atomica della superficie della grafite mediante STM (microscopio a tunneling a scansione)

Principio

Avvicinando una punta metallica molto affilata a un campione elettricamente conduttivo mediante l’applicazione di un campo elettrico si genera una corrente tra la punta e il campione senza alcun contatto meccanico. Questa cosiddetta corrente di tunneling viene utilizzata per studiare la topografia elettronica su scala sub nanometrica di una superficie di grafite appena preparata (HOPG). Scansionando la punta linea per linea attraverso la superficie vengono ripresi gli atomi di grafite e la struttura esagonale.

Vantaggi

• Osserva gli atomi in pochi minuti
• Progettato su misura per l’utilizzo nei laboratori didattici
• Il microscopio è costituito da uno strumento compatto e portatile, non sono necessari strumenti aggiuntivi
• Isolamento dalle vibrazioni per risultati migliori e riproducibili
• Può essere utilizzato sia per l’imaging con risoluzione atomica che per la spettroscopia
• È possibile eseguire ulteriori esperimenti con campioni d’oro
• Con software interattivo per l’insegnamento e l’apprendimento

Attivita’ proposte

1. Preparare una punta Pt-Ir e il campione di grafite (HOPG) e avvicinare la punta al campione.
2. Esaminare la topografia delle terrazze pulite e l’altezza dei gradini tra terrazze vicine in modalità corrente costante.
3. Immagina la disposizione degli atomi di grafite su una terrazza pulita ottimizzando i parametri di tunneling e scansione. Interpretare la struttura analizzando gli angoli e le distanze tra atomi e righe atomiche e utilizzando il modello in grafite 2D e 3D.
4. Misura e confronta le immagini nelle modalità ad altezza costante e corrente costante.

Obiettivi formativi

• Effetto tunnel
• Strutture esagonali
• Microscopia a effetto tunnel (STM)
• Imaging su scala subnanometrica
• Dispositivi piezoelettrici
• Densità locale degli stati (LDOS)
• Modalità ad altezza costante
• Modalità a corrente costante

Software incluso. Computer non fornito.