“新的量子点显微镜显示单个原子的电位”

j和jü； lich和马格德堡大学合作的一组研究人员开发了一种用原子精度测量样品电位的新方法。 过去的方法，至今几乎不可能定量记录在各个分子和原子附近产生的电位。 新的扫描量子点显微镜的做法，最近在杂志上介绍了自然材料来自里希研究中心的科学家和其他两个机构的合作，为芯片制造和dna等生物分子的特征开辟了新的机遇。

由所有物质组成的正原子核和负电子形成的势场，即使只有很短的距离，也会相互重叠，相互补偿。 以前流传的做法不允许定量测量这些小面积场，这些场景负责纳米尺度上多种材料的特征和功能。 能够对该电位进行成像的既定做法大部分都是基于对电荷作用力的测量。 但是，这些力很难与纳米尺度上产生的其他力相区别，阻碍了定量测量。

但是，四年前，福克斯Zentrumj & uuml； lich的科学家发现了基于完全不同原理的方法。 量子点显微镜涉及将单一的有机分子量子点附着在原子力显微镜的顶端。 然后，将该分子用作探针。 分子非常小，可以通过受原子力显微镜前端控制的方法将单个电子附加到分子上，jü； lich的彼得GR和Uuml； nberg研究所的分子控制机械操作组负责人christian wagner博士进行了说明。 pgi-3 )。

研究人员很快意识到这种做法是多么有前途，并提出了专利申请。 但是，离实际应用还有很长的路要走。 最初，它只是惊人的效果，其适用性有限。 现在变了。 瓦格纳解释说，我们不仅可以将各个原子和分子的电场可视化，还可以将其正确地数值化。 这通过与来自卢森堡的合作者进行的理论计算的比较得到了证实。 另外，可以将样品的大面积图像化，显示各种各样的纳米结构。 我们一个小时就能得到详细的图像。

j和jü； lich研究者花了几年时间研究这种做法，最终形成了一致的理论。 图像非常鲜明的理由是将显微镜的前端和样品的距离保持得比较大的效果，约2-3纳米-通常的原子力显微镜无法想象。

在这种情况下，知道试料的所有元素都会产生影响量子点的电场是很重要的，这是因为可以进行测量。 显微镜的顶端起到保护屏的作用，可以抑制远离样本区域的破坏性区域。 瓦格纳解释说，因此，屏蔽电场的影响呈指数级下降，量子点只检测到周围的区域。 因为，即使是理想的点检测，我们的分辨率也远远超出了预想。

j和jü； lich的研究者必须从Ottovon Gueric Keuniver Sity Magdeburg开始测量让合作伙伴整理样本表面的速度。 那位工程师开发了一种控制器，自动化多而复杂，帮助重复扫描了样本序列。 原子力显微镜的工作方法类似于唱片播放器。 瓦格纳说。 使前端通过样品，将表面整齐的图像连接在一起。 但是，在以前的扫描量子点显微镜事业中，必须移动到样本上的单一位置，测量光谱，移动到下一个位置，为了将这些测量结果整合到一个图像中，必须测量另一个光谱等。 借助magdeburg工程师的控制器，可以像使用普通的原子力显微镜一样，简单地扫描整个表面。

但是，也有一点缺点。 准备测量需要大量的时间和精力。 用于测量量子点的分子需要预先连接在顶端，这只能在低温的真空下进行。 与此相比，用普通原子力显微镜也可以在室温下工作，不需要真空和很多复杂的制剂。

但是，pgi-3主任stefan tautz教授乐观地表示:“这并不一定限制我们的选择。 我们的做法还很新，我们对第一个项目很兴奋，所以我们可以展示它真的能做什么。

量子点显微镜有很多应用行业。 半导体产品推动了原子影响功能的行业规模边界。 静电相互作用在催化剂等其他功能材料中也起着重要的意义。 生物分子的特征是另一种方法。 由于尖端与样品之间的距离较大，该方法也适用于粗糙的表面，例如dna分子表面，具有特有的3d结构。

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