EO

Leiden ontwikkelt meest stabiele microscoop ter wereld

07 mei 2019 om 14:00 uur

De Leidse promovendus Irene Battisti heeft de meest trillingvrije cryogene scanning tunneling microscoop (STM) ter wereld gemaakt. Samen met de Fijn Mechanische Dienst, die volgens de universiteit over ‘unieke kennis’ beschikt De microscoop moet nieuw licht werpen op hoe onconventionele supergeleiding precies werkt.


Een scanning tunneling microscoop is uiterst gevoelig. Een meetnaald, waarvan het uiteinde atomair scherp is, wordt op een afstand van een paar angstrom gebracht van het monster. Dus de trillingen tussen de meetnaald en het monster moeten miniem zijn. Maar dat is nog niet alles. Battisti wilde een cryogene microscoop te maken, met een temperatuur van ongeveer 4 Kelvin. Deze ultra-lage temperaturen zijn noodzakelijk bij spectroscopie, om zo de elektrische eigenschappen van materialen tot op atomaire schaal te kunnen visualiseren. "Dit bemoeilijkt de zaken enorm, omdat de mechanica van gewone STM's niet geschikt is voor zulke lage temperaturen", legt Battisti uit. Daarom moest ze met saffier werken. "Dit materiaal is niet alleen duur, maar door zijn hardheid ook erg moeilijk te bewerken."

 

Een van de meest trillingvrij plekken ter wereld

En met alleen stijve materialen ben je er nog niet; de plek waar de microscoop staat moet ook geschikt zijn. Nu is de Meethal in het Gorlaeus Gebouw ontworpen om trillingen te isoleren. Volgens de architect is het zelfs een van de meest trillingvrije plekken ter wereld. Dit wordt bereikt door een aparte fundering, waarop een betonnen 'eiland' van 30 ton is opgehangen met behulp van springveren, waarop een met lood gevulde tafel is geplaatst op een tweede set veren. Combineer dit met een uniek ontwerp van de microscoop en je hebt de meest stabiele cryogene STM ter wereld.

 

De Fijn Mechanische Dienst is essentieel

Waarom dit niet eerder is gedaan? "Pas sinds kort is de technologie ver genoeg gevorderd om deze microscoop te kunnen bouwen. Maar nog belangrijker is dat de Fijn Mechanische Dienst (FMD) over cruciale kennis en vaardigheden beschikt, die vrij uniek zijn in de wereld."


Hoge-temperatuur supergeleiders


De groep van Milan Allan, waar Battisti onderdeel van uitmaakt, bestudeert kwantummaterialen, waaronder hoge-temperatuur supergeleiders. “Normaal gesproken worden materialen supergeleidend onder de 4 Kelvin”, legt Battisti uit. “Hiervoor heb je vloeibare helium nodig, dat erg duur is. Maar sommige materialen worden supergeleidend tussen de 100-150 Kelvin, waarvoor je het veel gangbaardere vloeibare stikstof kunt gebruiken.”

Het blijft alleen een mysterie hoe deze hoge-temperatuur supergeleiders precies werken, waardoor het moeilijk is om ze in de praktijk toe te passen. “We weten dat golven elkaar kunnen verstoren”, zegt Battisti. “En door het interferentiepatroon van golven te bestuderen, kunnen we meer te weten komen over de eigenschappen van de golf. Vanuit de kwantummechanica weten we dat we elektronen niet alleen kunnen beschouwen als deeltjes, maar ook als golven: de golf-deeltjesdualiteit. De experimenten die wij willen doen, richten zich op deze golfachtige eigenschappen van elektronen. Met onze nieuwe STM kunnen we de interferentie tussen verschillende elektronengolven op het oppervlak van het materiaal visualiseren. Uit deze patronen kunnen we dan eigenschappen van de elektronen zelf halen, en daarmee eigenschappen van het materiaal.”
 

Gerelateerd nieuws

Plasma-elektrolyser wrotk zuinig en snel

Plasma-elektrolyser werkt zuinig en snel

Differ-onderzoekers hebben een plasma elektrolyse-apparaat geconstrueerd dat stikstofgas ‘breekt' en water splitst in waterstof en stikstofmonoxide. Het proces werkt op basis van plasma en volbrengt de chemische…

Slim toilet geeft Lowlandsgangers voedingsadvies

Slim toilet geeft Lowlandsgangers voedingsadvies

Onder de noemer slimme toiletten worden snufjes als föhns, muziek en warme sproeiers ingezet om toiletbezoek comfortabeler te maken. De écht slimme toiletten van de toekomst gaan volgens imec echter helpen om inzicht…

Enschede houdt drones in de gaten met radar

Enschede houdt drones in de gaten met radar

Ruim een maand na de bijna-botsing tussen een drone met een traumahelikopter bij ziekenhuis Medisch Spectrum Twente is een droneradar geplaatst om het luchtruim boven de stad Enschede in kaart te brengen. Het drone…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Tosec
Tosec

Specialist in plaatbewerking

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

2 september 2019, D&F kantoor Breda

Performance Level en Sistema 2.0

3 september 2019, D&F kantoor Breda

Veiligheid van beweegbare bruggen volgens NEN 6787

De norm NEN 6787 stelt het veiligheidsniveau waaraan nieuwe en bestaande bruggen moeten voldoen en is...

4 september 2019, D&F kantoor Breda

HAZOP

De HAZOP studie is een veelgebruikte methode voor het identificeren van risico’s en ongewenste...

Meer agendapunten »