El Instituto de Investigación de Estándares y Ciencias de Corea (KRISS) ha desarrollado un nanomicroscopio híbrido capaz de medir simultáneamente varias propiedades de nanomateriales. Este nanomicroscopio es fundamental para investigar las propiedades de los materiales nanocompuestos y también es apto para su comercialización. Se espera promover el desarrollo de industrias de materiales y equipos relacionados.
El microscopio recientemente desarrollado es un nanomicroscopio híbrido que combina las funciones de microscopía de fuerza atómica, microscopía de fuerza fotoinducida y microscopía de fuerza electrostática. En lugar de utilizar lentes, emplea una fina sonda funcional para tocar la muestra, lo que permite la medición simultánea de las propiedades ópticas y eléctricas, así como la forma de los nanomateriales con un solo escaneo.
El grafeno bicapa es uno de los típicos nanomateriales que se benefician del uso del nanomicroscopio híbrido. Tiene un gran potencial para aplicaciones debido a su resistencia mecánica superior, flexibilidad y alta conductividad térmica en comparación con el grafeno monocapa. El grafeno bicapa presenta diversas propiedades, incluida la superconductividad, dependiendo del voltaje aplicado a cada capa o del ángulo de torsión entre dos capas.
El Grupo de Metrología de Propiedades de Materiales de KRISS ha dilucidado los principios de la respuesta única de absorción infrarroja observada en el grafeno bicapa con el nanomicroscopio híbrido. Los investigadores de KRISS confirmaron que este fenómeno es causado por el desequilibrio de carga entre las dos capas de grafeno. También demostraron experimentalmente la capacidad de controlar la absorción infrarroja induciendo y ajustando intencionalmente el desequilibrio de carga.
Los nanomicroscopios convencionales solo podían medir una única propiedad de un material a la vez, lo que dificultaba medir y analizar las propiedades compuestas. Si bien se dieron algunos casos de medición de dos inmuebles simultáneamente, su comercialización aún era restrictiva porque era exigente en la fabricación del equipo.
El novedoso nanomicroscopio desarrollado por KRISS se puede aplicar fácilmente a entornos industriales, ya que se puede fabricar sin cambios significativos en la estructura del microscopio de fuerza atómica existente. Por lo tanto, el equipo de investigación de KRISS es el primero en desarrollar un nanomicroscopio híbrido que puede comercializarse.
Ampliando sus propiedades de medición a las propiedades magnéticas además de las propiedades ópticas y eléctricas, será posible observar las tres propiedades simultáneamente en la nanoescala. Se espera que esto acelere la investigación sobre las propiedades de diversos materiales nanocompuestos, incluidos los materiales cuánticos, contribuyendo al desarrollo de nanomateriales, piezas y equipos.
Otro punto fuerte de esta tecnología es la capacidad de inducir cambios localizados en las propiedades. Al utilizar la sonda microscópica para raspar la superficie de la muestra y ajustar la cantidad de electrones aplicados, es posible controlar simultáneamente las propiedades ópticas y eléctricas del componente como un interruptor. Esto puede resultar útil para el diseño de circuitos y dispositivos sofisticados que aplican propiedades compuestas.
El Dr. Eun Seong Lee, investigador principal del Grupo de Metrología de Propiedades de Materiales de KRISS, dijo:"Este logro es la culminación de nuestra experiencia de investigación en nanomedición desde 2015. Esperamos asegurar una posición de liderazgo en la investigación de nuevos materiales mediante desarrollando tecnología de nanomedición para propiedades compuestas."
La investigación se publica en la revista Light:Science &Applications. .
Más información: Junghoon Jahng et al, Caracterización y control de la anomalía de fonones infrarrojos del grafeno bicapa en nanoscopia de fuerza óptica-eléctrica, Luz:ciencia y aplicaciones (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01320-1
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología
