Il Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) ha sviluppato un nanomicroscopio ibrido in grado di misurare simultaneamente varie proprietà dei nanomateriali. Questo nanomicroscopio è essenziale per la ricerca sulle proprietà dei materiali nanocompositi ed è adatto anche alla commercializzazione. Si prevede di promuovere lo sviluppo delle industrie per i relativi materiali e attrezzature.
Il microscopio di nuova concezione è un nanomicroscopio ibrido che combina le funzioni della microscopia a forza atomica, della microscopia a forza fotoindotta e della microscopia a forza elettrostatica. Invece di utilizzare lenti, impiega una sonda funzionale fine per toccare il campione, consentendo la misurazione simultanea delle proprietà ottiche ed elettriche nonché della forma dei nanomateriali con una singola scansione.
Il grafene a doppio strato è uno dei tipici nanomateriali che traggono vantaggio dall’utilizzo del nanomicroscopio ibrido. Ha un grande potenziale di applicazione grazie alla sua resistenza meccanica, flessibilità ed elevata conduttività termica superiori rispetto al grafene monostrato. Il doppio strato di grafene presenta varie proprietà, inclusa la superconduttività, a seconda della tensione applicata a ciascuno strato o dell'angolo di torsione tra due strati.
Il KRISS Material Property Metrology Group ha chiarito i principi dell’esclusiva risposta di assorbimento dell’infrarosso osservata nel grafene a doppio strato con il nanomicroscopio ibrido. I ricercatori KRISS hanno confermato che questo fenomeno è causato dallo squilibrio di carica tra i due strati di grafene. Hanno anche dimostrato sperimentalmente la capacità di controllare l'assorbimento degli infrarossi inducendo e regolando intenzionalmente lo squilibrio di carica.
I nanomicroscopi convenzionali potrebbero misurare solo una singola proprietà di un materiale alla volta, rendendo difficile misurare e analizzare le proprietà dei compositi. Sebbene ci siano stati alcuni casi di misurazione simultanea di due proprietà, la sua commercializzazione era ancora restrittiva perché richiedeva una produzione impegnativa dell'attrezzatura.
Il nuovo nanomicroscopio sviluppato da KRISS può essere facilmente applicato in ambienti industriali poiché può essere prodotto senza modifiche significative alla struttura del microscopio a forza atomica esistente. Il team di ricerca KRISS, quindi, è il primo a sviluppare un nanomicroscopio ibrido che può essere commercializzato.
Espandendo le sue proprietà di misurazione alle proprietà magnetiche oltre alle proprietà ottiche ed elettriche, sarà possibile osservare tutte e tre le proprietà contemporaneamente su scala nanometrica. Si prevede che ciò accelererà la ricerca sulle proprietà di vari materiali nanocompositi, compresi i materiali quantistici, contribuendo allo sviluppo di nanomateriali, parti e apparecchiature.
Un altro punto di forza di questa tecnologia è la capacità di indurre cambiamenti localizzati nelle proprietà. Utilizzando la sonda microscopica per graffiare la superficie del campione e regolando la quantità di elettroni applicati, è possibile controllare contemporaneamente le proprietà ottiche ed elettriche del componente come un interruttore. Ciò può essere utile per la progettazione di circuiti e dispositivi sofisticati che applicano proprietà composite.
Il Dott. Eun Seong Lee, uno dei principali ricercatori del KRISS Material Property Metrology Group, ha dichiarato:"Questo risultato è il culmine della nostra esperienza di ricerca nella nanomisurazione dal 2015. Speriamo di assicurarci una posizione di leadership nella ricerca su nuovi materiali attraverso sviluppando una tecnologia di nanomisurazione per le proprietà dei compositi."
La ricerca è pubblicata sulla rivista Light:Science &Applications .
Ulteriori informazioni: Junghoon Jahng et al, Caratterizzazione e controllo dell'anomalia dei fononi infrarossi del grafene a doppio strato nella nanoscopia a forza ottica-elettrica, Luce:scienza e applicazioni (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01320-1
Fornito dal Consiglio Nazionale delle Ricerche di Scienza e Tecnologia
