Novas possibilidades para a microscopia de varrimento por efeito de túnel
Um olhar por baixo da superfície: a equipa de investigação da Universidade de Münster torna visíveis as propriedades estruturais e magnéticas ocultas
Os cientistas utilizam a microscopia de varrimento por tunelamento para compreender a relação entre as propriedades electrónicas ou magnéticas de um material e a sua estrutura à escala atómica. No entanto, quando utilizam esta técnica, normalmente só podem investigar a camada atómica superior de um material. A Professora Anika Schlenhoff e o investigador de pós-doutoramento Dr. Maciej Bazarnik do Instituto de Física da Universidade de Münster conseguiram agora, pela primeira vez, utilizar um método de medição modificado para obter imagens das propriedades estruturais e magnéticas que se encontram abaixo da superfície. A equipa investigou uma camada ultra-fina de um material magnético (ferro) por baixo de uma camada bidimensional de grafeno.
A partir da imagem da superfície da amostra, podem ser vistas duas imagens de microscópio. A imagem superior mostra um contraste entre as posições da amostra com diferentes sequências de empilhamento, enquanto a imagem inferior mostra um mapa da polarização de spin local, que se deve à densidade de spin na interface enterrada.
© ACS – AG Schlenhoff
Na microscopia de varrimento por tunelamento convencional, os chamados estados electrónicos na superfície da amostra são utilizados para o sinal de medição (a "corrente de túnel" que flui entre a ponta da sonda e a amostra). No entanto, na variante de medição ressonante utilizada pela equipa, foram investigados os estados localizados à frente da superfície. Aparentemente contraditórios, mas conhecidos há já algum tempo, estes estados especiais podem ser utilizados para investigar a transferência de carga eletrónica em interfaces enterradas no interior da amostra. Como os investigadores demonstraram agora, estes estados especiais podem ser utilizados para detetar as propriedades magnéticas locais de uma película de ferro coberta por grafeno. A razão física para isto é que os estados electrónicos localizados acima da superfície penetram por baixo do grafeno na amostra até à camada de ferro magnético e tornam-se eles próprios magnéticos através da interação com o ferro.
Isto abre novas possibilidades de investigação", explica Anika Schlenhoff. Podemos agora utilizar o mesmo microscópio de tunelamento de varrimento para investigar a camada superior de um sistema em camadas e uma camada interfacial enterrada por baixo, em termos das suas propriedades estruturais, electrónicas e magnéticas. Ambas as camadas podem ser analisadas com uma resolução espacial excecionalmente elevada que se estende até à escala atómica".
A equipa demonstrou também que o seu método pode ser utilizado para obter informações sobre a posição local das camadas em relação umas às outras. Por exemplo, a posição dos átomos de carbono do grafeno varia localmente em relação aos átomos de ferro subjacentes devido a diferentes sequências de empilhamento. As diferenças no empilhamento vertical não podiam ser resolvidas anteriormente para este sistema material utilizando a microscopia de varrimento convencional", explica Maciej Bazarnik. Como se verifica agora, os estados próximos da superfície, que são utilizados na microscopia de tunelamento de varrimento ressonante, são sensíveis à sequência de empilhamento, permitindo assim visualizar estas diferenças.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Maciej Bazarnik, Anika Schlenhoff (2025): Image-Potential States on a 2D Gr–Ferromagnet Hybrid: Enhancing Spin and Stacking Sensing; ACS Nano (online first)
Outras notícias do departamento ciência
