Doctor. La candidata Irene Battisti del Instituto de Física de Leiden ha desarrollado el microscopio de túnel de barrido criogénico más libre de vibraciones del mundo. El nuevo microscopio podría arrojar luz sobre la superconductividad no convencional.

Un microscopio de efecto túnel (STM) es extremadamente delicado. Una aguja de medir con un ápice atómicamente afilado se coloca a solo unos angstroms de una muestra. Este es aproximadamente el diámetro de un átomo, por lo que las vibraciones entre la aguja y la muestra deben ser extremadamente pequeñas. Como una referencia, la punta del monte Everest podría vibrar menos que el tamaño de una bacteria. Adicionalmente, Battisti tenía como objetivo hacer un microscopio criogénico con una temperatura de alrededor de 4 Kelvin, casi el cero absoluto. Estas temperaturas ultrabajas son necesarias para la visualización espectroscópica de las propiedades electrónicas de los materiales hasta la escala atómica. "Esto complica enormemente las cosas, Dado que la mecánica de los STM regulares no es adecuada para temperaturas tan bajas, "Battisti explica. Por lo tanto, ella trabajó con zafiro. "Este material no solo es caro, pero su dureza también hace que sea muy difícil de procesar, " ella dice.

La sala de ultramicroscopia en el edificio Gorlaeus ha sido diseñada para aislar las vibraciones. Según el arquitecto, es uno de los lugares más libres de vibraciones del mundo. Esto se logra mediante una base separada, en la que una 'isla' de hormigón de 30 toneladas está suspendida a través de resortes, rematado con una mesa llena de plomo ubicada en un segundo juego de resortes. Combinado con el diseño único del microscopio, el sistema crea el STM criogénico más estable del mundo.

Pero, ¿por qué no se ha hecho esto antes? "Solo recientemente se ha desarrollado la tecnología lo suficiente como para construir este microscopio. Pero lo más importante es que el Departamento de Mecánica Fina (FMD) en Leiden tiene conocimientos y habilidades cruciales, que son bastante únicos en el mundo ". Battisti trabajó en estrecha colaboración con Kees van Oosten y Gijsbert Verdoes de la FMD." Realmente forman parte de nuestro grupo de investigación. Y el hecho de que estemos ubicados en el mismo edificio fue realmente conveniente y mejoró enormemente la cooperación, "Dice Battisti.

El grupo de Milan Allan, del cual Battisti forma parte, estudia materiales cuánticos, incluidos los superconductores de alta temperatura. "Normalmente, los materiales se vuelven superconductores por debajo de 4 Kelvin, "Explica Battisti." Esto requiere helio líquido para enfriar, que es muy caro. Pero algunos materiales se vuelven superconductores a 100-150 Kelvin, que solo requiere nitrógeno líquido de fácil acceso ".

Sin embargo, cómo funcionan estos superconductores de alta temperatura sigue siendo un misterio, lo que dificulta su aplicación práctica. "Desde que comencé mi doctorado, hemos trabajado duro para comprender este misterio, junto a nuestros compañeros del Instituto Lorentz. Con este nuevo STM, Espero agregar algunas piezas importantes al rompecabezas. Sabemos que las ondas pueden interferir entre sí, ", dice Battisti." Y al estudiar el patrón de interferencia de las ondas, podemos llegar a saber algo sobre la longitud de onda o la propiedad de onda. De la mecánica cuántica, sabemos que podemos ver los electrones como partículas, pero también como ondas:la dualidad onda-partícula. Los experimentos que queremos realizar están analizando las características onduladas de los electrones. Y con nuestro nuevo STM, podemos visualizar la interferencia entre estas ondas de electrones en la superficie del material. De estos patrones, luego podemos extraer las propiedades de los electrones en sí, y por lo tanto propiedades del material ".