Az Oszaka Egyetem, az Oszakai Prefektúra Egyeteme, valamint a Nagoya Egyetem kutatóiból álló tudóscsoport a fotoindukált erőmikroszkópiát használta a kvantumpontokra ható erők három dimenzióban történő feltérképezésére. A zajforrások kiküszöbölésével a csapat először tudott szubnanométeres pontosságot elérni, ami új előrelépésekhez vezethet a fotokatalizátorok és az optikai chipek területén - számolt be a Technology.org.
Az erőtér nem a sci-fi láthatatlan pajzsa, hanem a tér egy régiójában ható erők nagyságát és irányát jelző vektorok összessége. A nanotechnológia, amely apró eszközök, például kvantumpontok előállításával és manipulálásával foglalkozik, néha lézereket használ ezeknek az objektumoknak optikai csapdázására és mozgatására. Ahhoz azonban, hogy az ilyen kis rendszereket elemezni és kezelni lehessen, jobb módszerre van szükség a rájuk ható 3D-s erők megjelenítésére.
A három japán egyetem kutatócsoportja először mutatta be a világon, hogy miként lehet a fotoindukált erőmikroszkópiával szubnanométeres felbontású 3D-s erőtérdiagramokat készíteni. "Sikerült leképeznünk a nanorészecskék optikai közeli mezejét egy fotoindukált erőtér-mikroszkóp segítségével. Ez a minta és a szonda között a fénysugárzás által okozott optikai erőt méri" - mondja Junsuke Yamanishi, a tanulmány első szerzője.
A lézerfényt egy atomerő-mikroszkópos hegy alá helyezett kvantumpontra irányították. A pontnak a hegyhez viszonyított mozgatása lehetővé tette, hogy a mikroszkóp feltérképezze a 3D-s fotoindukált erőteret. A csapat néhány kísérleti fejlesztéssel tudta elérni ezt a nagyfokú pontosságot. Ultra-vákuum körülményeket teremtettek az erőérzékenység növelésére, és heterodin frekvenciamodulációt alkalmaztak, amely két másik frekvencia keverését jelenti, hogy nagymértékben csökkentsék a termikus felmelegedés hatását. "Ezzel az egyedülálló technológiával csökkentettük a fototermikus hatást, és először értünk el egy nanométernél kisebb felbontást" - mondja Yasuhiro Sugawara vezető kutató.
Ez a kutatás alapvetően új technológiát jelenthet a funkcionális nanoanyagok tervezésében és értékelésében. Emellett segíthet kiegészíteni a fotokatalizátorokkal és optikai funkcionális eszközökkel dolgozó tudósok eszköztárát - írja az Oszakai Egyetem híroldala.
