اسکیننگ ٹنلنگ مائکروسکوپ کی حساسیت 50 کے عنصر تک بہتر ہوتی ہے جب مائکروسکوپ کی معمول کی نوک کو سپر کنڈکٹنگ سے تبدیل کیا جاتا ہے۔ کیل، جرمنی میں کرسچن-البریچٹس-یونیورسٹی کے محققین کی طرف سے تیار کردہ تکنیک، مواد کی سطح پر مالیکیولز کے بارے میں تفصیلی ڈیٹا کی بے مثال سطح فراہم کر سکتی ہے۔ اس طرح کے اعداد و شمار سائنسدانوں کو مواد کی خصوصیات کو سمجھنے اور پیش گوئی کرنے کے نظریاتی طریقوں کی جانچ اور بہتر بنانے میں مدد کرسکتے ہیں۔
اگرچہ وائبریشنل اسپیکٹروسکوپی کو معمول کے مطابق سالماتی خصوصیات اور تعاملات کی تحقیقات کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، لیکن زیادہ تر تکنیکوں میں ایک سالمے کی تحقیقات کے لیے مقامی ریزولوشن اور حساسیت کی کمی ہوتی ہے، ٹیم لیڈر کی وضاحت کرتا ہے۔ رچرڈ برنڈٹ. اگرچہ اسکیننگ ٹنلنگ مائیکروسکوپ (STM) کے ساتھ غیر لچکدار ٹنلنگ سپیکٹروسکوپی (IETS) اس مسئلے سے دوچار نہیں ہے، لیکن روایتی IETS کے چھوٹے سگنل سائز نے اب تک کمپن موڈز کی تعداد کو محدود کر دیا ہے جو ایک مالیکیول میں دیکھے جا سکتے ہیں، 1 یا 2 کے ساتھ۔ 3 میں سے موڈزN (کہاں N مالیکیول میں ایٹموں کی تعداد ہے) ایک عام زیادہ سے زیادہ ہے۔
بہت سارے موڈ
"ہماری نئی تکنیک ایس ٹی ایم کی حساسیت کو اب تک 50 تک کے عوامل سے بڑھاتی ہے، اور اس کے نتیجے میں ہم بہت سارے طریقوں کو دیکھتے ہیں،" برنڈٹ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا. "یہ بیک وقت روایتی IETS کی ریزولوشن کی حد کو روکتا ہے، جس سے ہمیں مالیکیول کے کمپن موڈز کے بارے میں تفصیلی ڈیٹا فراہم کرنے کی اجازت ملتی ہے اور یہ کہ جب وہ اپنے سالماتی ماحول کے ساتھ تعامل کرتے ہیں تو یہ طریقے کیسے بدلتے ہیں۔"
محققین نے 2.3 اور 4.2 K پر کام کرنے والے STMs کے ساتھ الٹرا ہائی ویکیوم میں اپنے تجربات کئے۔ اپنے نمونے کے مواد کے لیے، انہوں نے سپر کنڈکٹنگ لیڈ کی سطح پر لیڈ-فتھالوکینائن (PbPc) کا مطالعہ کرنے کا انتخاب کیا۔ یہ نمونہ ایک تیز خصوصیت فراہم کرتا ہے جسے Yu-Shiba-Rusinov (YSR) گونج کے طور پر جانا جاتا ہے جو اس وقت پیدا ہوتا ہے جب ایک مقامی سپن، جسے محققین نے اپنے مالیکیول میں تیار کیا، ایک سپر کنڈکٹر کے ساتھ تعامل کرتا ہے - اس صورت میں، لیڈ سبسٹریٹ۔ چونکہ ٹِپ بھی سپر کنڈکٹنگ ہے، اس لیے یہ ایک اضافی کافی تیز سگنل چوٹی - نام نہاد ہم آہنگی کی چوٹی کا حصہ ہے۔
الیکٹران ایک "حرام" علاقے کو عبور کرتے ہیں۔
جب برنڈٹ اور ساتھیوں نے مائیکروسکوپ پر ایک مناسب وولٹیج لگایا تو نوک کی چوٹی سے الیکٹران نمونے پر موجود YSR چوٹی تک غیر مستحکم طور پر سرنگوں میں چلے گئے۔ ایسا کرنے کے لیے، الیکٹرانوں کو ایک نام نہاد "حرام" خطہ عبور کرنا پڑا جب وہ سرنگ اور سبسٹریٹ کے درمیان سرنگ کرتے تھے، اور وہ اپنی شروعات سے کم توانائی کے ساتھ پہنچے۔ توانائی کا یہ فرق PbPc مالیکیول کی کمپن کے اتیجیت سے آتا ہے اور اس کا تعین نظام کے چال چلن میں ہونے والی تبدیلیوں سے کیا جا سکتا ہے۔ اس تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے، محققین سگنل کو بڑھانے کے قابل تھے (دو عام، غیر سپر کنڈکٹنگ سطحوں کے درمیان ٹنلنگ کے سلسلے میں) ایک عنصر کے ذریعہ جو دو چوٹی کی بلندیوں کی پیداوار سے متعلق ہے.
اسکیننگ ٹنلنگ مائکروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے کسی کو بھی دیکھا جا سکتا ہے۔
برنڈٹ کا کہنا ہے کہ چونکہ تجربات کرائیوجینک درجہ حرارت پر ہوتے ہیں، اس لیے تکنیک کے ابتدائی استعمال بنیادی سائنس میں ہوں گے۔ وہ بتاتے ہیں کہ "یہ تکنیک سطحوں پر موجود مالیکیولز پر ایک بے مثال انداز میں تفصیلی ڈیٹا فراہم کر سکے گی۔" "یہ مالیکیولز کے درمیان تعاملات کو بہتر طور پر سمجھنے میں بھی ہماری مدد کرے گا، جو خود اسمبلی جیسے عمل اور مقناطیسیت جیسی خصوصیات کے لیے اہم ہیں۔"
ٹیم اب اپنے طریقہ کار کو مالیکیولز کی دوسری کلاسوں تک بڑھانے کی کوشش کر رہی ہے۔ برنڈٹ کا کہنا ہے کہ "ہم ان انووں میں مختلف کمپن انووں کی سپیکٹرل شدت کو سمجھنے کی کوشش کریں گے." "فی الحال، ماڈلنگ موڈ کی توانائیوں کو اچھی طرح سے دوبارہ پیدا کر سکتی ہے، لیکن شدت تجرباتی اعداد و شمار سے مشکل سے ملتی ہے۔ ہمارا خیال ہے کہ سرنگ کے عمل کے دوران ایک الیکٹران مالیکیول پر جو وقت گزارتا ہے وہ ایک کردار ادا کر سکتا ہے - لیکن اب تک یہ قیاس آرائی ہے۔ کسی بھی صورت میں، شدتوں کی وضاحت کرنا ٹوٹ پھوٹ کا باعث بنے گا۔"
محققین اپنے کام کی رپورٹ کرتے ہیں۔ جسمانی جائزہ لینے کے خطوط.
