একটি স্ক্যানিং-টানেলিং মাইক্রোস্কোপের সংবেদনশীলতা 50 ফ্যাক্টর পর্যন্ত উন্নত হয় যখন মাইক্রোস্কোপের স্বাভাবিক ডগা একটি সুপারকন্ডাক্টিং দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। জার্মানির কিয়েলের ক্রিশ্চিয়ান-আলব্রেচ্স-ইউনিভার্সিটির গবেষকদের দ্বারা বিকশিত এই কৌশলটি একটি উপাদানের পৃষ্ঠে অণু সম্পর্কে বিশদ তথ্যের অভূতপূর্ব স্তর সরবরাহ করতে পারে। এই ধরনের তথ্য বিজ্ঞানীদের একটি উপাদানের বৈশিষ্ট্য বোঝার এবং এমনকি ভবিষ্যদ্বাণী করার জন্য তাত্ত্বিক পদ্ধতি পরীক্ষা এবং উন্নত করতে সাহায্য করতে পারে।
যদিও ভাইব্রেশনাল স্পেকট্রোস্কোপি নিয়মিতভাবে আণবিক বৈশিষ্ট্য এবং মিথস্ক্রিয়া পরীক্ষা করার জন্য নিযুক্ত করা হয়, বেশিরভাগ কৌশলগুলিতে একক অণু অনুসন্ধানের জন্য স্থানিক রেজোলিউশন এবং সংবেদনশীলতার অভাব রয়েছে, দলের নেতা ব্যাখ্যা করেছেন রিচার্ড বার্ন্ডট. যদিও স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ (STM) সহ নিরবচ্ছিন্ন টানেলিং স্পেকট্রোস্কোপি (IETS) এই সমস্যায় ভুগে না, প্রচলিত IETS-এর ছোট সংকেতের আকার এখনও পর্যন্ত একটি অণুতে কম্পনশীল মোডের সংখ্যা সীমিত করেছে, 1 বা 2 সহ। ৩টির মধ্যে মোডN (কোথায় N অণুতে পরমাণুর সংখ্যা) একটি সাধারণ সর্বাধিক।
মোড প্রচুর
"আমাদের নতুন কৌশল STM এর সংবেদনশীলতা বাড়ায়, এখন পর্যন্ত 50 পর্যন্ত ফ্যাক্টর দ্বারা, এবং ফলস্বরূপ আমরা প্রচুর মোড দেখতে পাই," Berndt বলেছেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. "এটি একই সাথে প্রচলিত IETS-এর রেজোলিউশন সীমাকে বাধা দেয়, আমাদেরকে একটি অণুর কম্পনশীল মোড এবং তাদের আণবিক পরিবেশের সাথে যোগাযোগ করার সময় এই মোডগুলি কীভাবে পরিবর্তিত হয় সে সম্পর্কে বিস্তারিত তথ্য সরবরাহ করার অনুমতি দেয়।"
গবেষকরা 2.3 এবং 4.2 K তে অপারেটিং STM সহ অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়ামে তাদের পরীক্ষা চালিয়েছেন। তাদের নমুনা উপাদানের জন্য, তারা সুপারকন্ডাক্টিং সীসার পৃষ্ঠে সীসা-ফথালোসায়ানাইন (PbPc) অধ্যয়ন করতে বেছে নিয়েছে। এই নমুনাটি ইউ-শিবা-রুসিনোভ (YSR) অনুরণন নামে পরিচিত একটি তীক্ষ্ণ বৈশিষ্ট্য প্রদান করে যা উদ্ভূত হয় যখন একটি স্থানীয় স্পিন, যা গবেষকরা তাদের অণুতে তৈরি করে, একটি সুপারকন্ডাক্টরের সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করে - এই ক্ষেত্রে, সীসা সাবস্ট্রেট। যেহেতু টিপটিও সুপারকন্ডাক্টিং, তাই এটি একটি অতিরিক্ত মোটামুটি তীক্ষ্ণ সিগন্যাল পিক - তথাকথিত কোহেরেন্স পিক যোগ করে।
ইলেকট্রন একটি "নিষিদ্ধ" অঞ্চল অতিক্রম করে
যখন বার্ন্ডট এবং সহকর্মীরা মাইক্রোস্কোপে একটি উপযুক্ত ভোল্টেজ প্রয়োগ করেন, তখন ডগায় শিখর থেকে ইলেক্ট্রনগুলি নমুনার উপরে YSR শিখরে অবিচলিতভাবে টানেল হয়ে যায়। এটি করার জন্য, ইলেক্ট্রনগুলিকে একটি তথাকথিত "নিষিদ্ধ" অঞ্চল অতিক্রম করতে হয়েছিল কারণ তারা ডগা এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে টানেল করেছিল এবং তারা শুরু হয়েছিল তার চেয়ে কম শক্তি নিয়ে এসেছিল। এই শক্তির পার্থক্যটি আসে PbPc অণুর কম্পনের উত্তেজনা থেকে এবং এটি সিস্টেমের পরিবাহিতার পরিবর্তন থেকে নির্ধারণ করা যেতে পারে। এই কৌশলটি ব্যবহার করে, গবেষকরা দুটি শিখর উচ্চতার পণ্যের সাথে সম্পর্কিত একটি ফ্যাক্টর দ্বারা সংকেত (দুটি স্বাভাবিক, অ-সুপারকন্ডাক্টিং পৃষ্ঠের মধ্যে টানেলিংয়ের সাথে সম্পর্কিত) উন্নত করতে সক্ষম হয়েছিল।
স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করে যে কোনো ব্যক্তিকে দেখা যেতে পারে
যেহেতু পরীক্ষাগুলি ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় সঞ্চালিত হয়, তাই কৌশলটির প্রাথমিক প্রয়োগগুলি মৌলিক বিজ্ঞানে হবে, বার্নডট বলেছেন। "কৌশলটি একটি অভূতপূর্ব ফ্যাশনে পৃষ্ঠের অণুগুলির উপর বিস্তারিত তথ্য সরবরাহ করতে সক্ষম হবে," তিনি ব্যাখ্যা করেন। "এটি আমাদের অণুগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়াগুলিকে আরও ভালভাবে বুঝতে সাহায্য করবে, যা স্ব-সমাবেশের মতো প্রক্রিয়া এবং চুম্বকত্বের মতো বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ।"
দলটি এখন তার পদ্ধতিকে অন্যান্য শ্রেণীর অণুতে প্রসারিত করার চেষ্টা করছে। "আমরা এই অণুগুলিতে বিভিন্ন কম্পনশীল অণুর বর্ণালী তীব্রতা বোঝার চেষ্টা করব," বার্নড্ট বলেছেন। "বর্তমানে, মডেলিং মোড শক্তিগুলি মোটামুটি ভালভাবে পুনরুত্পাদন করতে পারে, তবে তীব্রতা পরীক্ষামূলক ডেটার সাথে খুব কমই মেলে। আমরা মনে করি যে টানেলিং প্রক্রিয়া চলাকালীন একটি ইলেক্ট্রন অণুতে যে সময় ব্যয় করে তা একটি ভূমিকা পালন করতে পারে - তবে এখন পর্যন্ত এটি অনুমান। যে কোনও ক্ষেত্রে, তীব্রতা ব্যাখ্যা করা ফাটল করার জন্য একটি উত্তেজক বাদাম হবে।"
গবেষকরা তাদের কাজের রিপোর্ট করেন দৈহিক পর্যালোচনা চিঠি.
