工程师已经开发出一种测量分子和分子表面电势的方法,该方法具有以前无法达到的精度和速度。他们第一次成功地在几分钟内创建了分子电位的高分辨率图,即围绕所有物质的电场。

“所有物质都由带正电的原子核和带负电的电子组成,”Dr.-Ing教授解释说。马格德堡大学自动化技术研究所的Rolf Findeisen。“这些产生电势。使用传统方法,到目前为止,几乎不可能测量这些非常弱的区域,这些区域负责材料的许多特性和功能。”

利用新开发的扫描量子点显微镜,将单个分子(称为量子点)安装在扫描力显微镜的针尖上。该尖端像记录播放器的针一样在分子上以接近绝对零度的温度行进,因此,逐步产生表面的连贯表示。

Rolf Findeisen教授与他的博士生Michael Maiworm一起为创新的显微镜方法开发了一个控制器 - 一种控制扫描过程的算法。这使得准确,但直到现在极其冗长的分子分辨率的电位测量可能在几分钟内完成。“使用新的控制器,我们现在可以轻松扫描分子的整个表面,就像使用普通的扫描力显微镜一样,”Jülich研究中心的Christian Wagner说。这使我们能够生成以前无法实现的潜在高分辨率图像。

“这种新的,异常精确和快速的显微镜技术有很多可能的用途,”Michael Maiworm继续说道,他主要开发了控制器作为他的论文的一部分,由Findeisen教授监督。“它们的范围从基本物理问题到半导体电子学 - 甚至单个原子对功能性至关重要 - 以及分子化学反应器来表征生物分子,如我们的DNA或生物表面。”

这项工作是Magdeburg和Jülich之间合作的一部分,后者研究了纳米级物体的目标和自动操作。在这方面,分子尖端具有双重功能:它同时是测量探针和工具。这开启了将来能够通过3D打印创建纳米结构的可能性。例如,可以设想,可以生产由分子尺寸和分辨率的单个分子或传感器组成的电路。