Atom dünyasını tam renkli hale getirme

Bilim insanları, atomik kuvvet mikroskopu ile taranan verileri net renkli görüntülere dönüştürerek atom dünyasını görselleştirmenin yeni bir yolunu geliştirdiler. Alkol, yarı iletken ve kimyasal bileşiklerin kısa sürede gözlemlenmesine olanak tanıyan yeni geliştirilmiş yöntem, yüzeylerin ve cihazların araştırma ve geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılma vaadinde bulunmaktadır.

Özel moleküller ve atomlar gördüğümüz ışık dalga boylarından çok daha küçüktür. Bu tür küçük yapıları görselleştirmek, genellikle atomların konumlarının siyah-beyaz gösterimini sağlayan özel araçlar gerektirir. Atomik kuvvet mikroskopları (AFM), yüzeyleri atomik ölçek seviyesinde incelemek için kullanılan en güçlü araçlardır. Bir yüzey üzerinde hareket eden bir nano-ölçekli uç, atomların fiziksel konumları hakkında her türlü bilgiyi vermekle kalmaz, aynı zamanda kimyasal özelliklerini ve davranışlarını da verir. Ancak, AFM sinyalleri işlendiğinde bu bilgilerin çoğu kaybedilir. Profesör Hideki Kawakatsu başkanlığındaki Tokyo Üniversitesi Endüstri Enstitüsü (IIS) merkezli  çalışan araştırmacılar AFM’leri çalıştırmanın ve  yapısal ile kimyasal bilgileri net, tam renkli görüntülere ayıklamak için verileri görselleştirmenin yeni bir yolunu buldular. Bu bulgular yakın zamanda  Applied Physics Letters dergisinde  yayınlandı.

Araştırma yayınının başyazarı ve LIMMS / CNRS-IIS doktora sonrası araştırmacı olan Pierre Etienne Allain  “AFM çok yönlü bir tekniktir ve AFM ucunu frekans eğrisinin dibine bağlama yaklaşımımız yüzeyden bilgi kaybetme riski taşımadan aynı zamanda ölçümler yapmamızı sağladı” dedi.

İnsanlar sıklıkla AFM ölçümlerini, yüzey ile etkileşime girdiği zaman titreşimlerindeki değişimleri ölçerken AFM ucu sabit bir yükseklikte tutarak gerçekleştirirler.  Alternatif olarak, titreşimlerin frekansı aynı kalacak şekilde AFM’yi yukarı ve aşağı hareket ettirmek de mümkündür. Her iki yaklaşım da avantajlıdır, ancak birinin çok zaman harcayabileceği ve diğeri de bilgi kaybına neden olabileceği için dezavantajlara sahiptir.

IIS liderliğindeki araştırmacılar AFM ucu hareket ettirmek ve veriyi dönüştürmek için bir yol geliştirdiler; böylece ucu, titreşim frekansının yüzey tarafından kuvvetli bir şekilde etkilendiği bir konumda yüzeyin üstünde kalacaktı.

Bu yaklaşımın bir diğer yararı, modelin araştırmacıların renkleri sırasıyla kırmızı, mavi ve yeşil olarak atadığı üç değişken üretmesidir; böylece tam-renkli görüntüler üretebilmektedir. Ayrıca, yöntemlerini bir silikon yüzeyinde başarıyla test ettiler.

Yapılan yayının ortak yazarlarından olan ve doktora sonrası araştırmacı olarak çalışan Denis Damiron “Görüntünün renkleri aynı ise, sinyallerin aynı atom ve çevreden geldiğini söyleyebiliriz. Bir yüzeyden karmaşık kimyasal ve fiziksel bilgileri temsil eden bu yeni yol, atomların hareketlerini ve davranışlarını eşi benzeri olmayan detaylarla incelememize izin verebilir” dedi.

Kaynak: sciencedaily.com/releases/2017/10/171017110103.htm