Вчені сконструювали найбільш «просунутий» у світі скануючий зондовий мікроскоп.
В останні десятиліття вчені використовують унікальні мікроскопи для дослідження будови речовин, до них належить і скануючий зондовий мікроскоп, відзначений чверть століття тому нобелівською премією. Прилад дозволяє вивчати матеріали і будову бактерій, вірусів і ДНК в нормальних для них умовах. Багато досліджень доводиться проводити в умовах надзвичайно низьких температур, надвисокого вакууму і в присутності сильних магнітних полів. Так були зроблені відкриття надпровідності, квантового ефекту Холла і дробового квантового ефекту Холла.
Вчені з Національного Інституту Стандартів і Технологій США (the National Institute of Standards and Technology - NIST), Університету Меріленду, Janis Research Company, Inc., і Сеульського державного університету розробили і виготовили найбільш «просунутий» у світі скануючий зондовий мікроскоп ULterow BspTRua).
Як повідомляє журнал Review of Scientific Instruments, ULTSPM працює при більш низьких температурах і більш сильних магнітних полях, ніж будь-який інший мікроскоп, що дозволяє цьому приладу розрізняти енергетичні рівні електронів з різницею в одну мільйонну електронвольта. Така унікальна роздільна здатність дозволила зробити нові відкриття при дослідженні властивостей графена.
Щоб досягти такого результату, треба було об'єднати досить «грубе» юстування зонда і тонкі рухи, адже наконечник зонда знаходиться буквально на відстані двох атомів від поверхні досліджуваного матеріалу. А також отримати надвисокий вакуум, надійну віброізоляцію і кріогенну ізоляцію, пояснює один з творців приладу з NIST Джозеф Строшио (Joseph Stroscio).
Команді вчених довелося вирішити багато технічних проблем. Раніше використовувалися механічні системи для пересування наконечника зонда, який не працював за межами певних температур, тепер вчені розробили чутливі п'єзоелектричні приводні механізми. Мікроскоп розташували на 6-тонному гранітному столі, відокремленому набором пневматичних амортизаторів від 110-тонної бетонної плити з іншим набором амортизаторів, керованих комп'ютером.
Для роботи при ультранизьких температурах в 10 мілікельвінів, дослідники виготовили спеціальний холодильник для ванни триметрової глибини, заповненої 250 літрами рідкого гелію. Для захисту від електромагнітного випромінювання, яке може нагріти мікроскоп, пристрій помістили в окрему екрановану від випромінювання кімнату. Щоб готувати зразки і зонди, не порушуючи умов експериментів, вчені побудували герметичну вакуумну систему повідомлення, яку можна від'єднувати від камери.
П'ять років знадобилося вченим, щоб втілити свої ідеї в створення нового мікроскопа. На черзі нові відкриття у фізиці наноміру.