Igazgató: Prof. BÁRSONY István DSc, H-1525 Budapest, Konkoly-Thege M. út 29-33, Tel.:+361-3922225, Fax:+361-3922226

MFA Nyári Iskola Középiskolásoknak

dr. MÁRK Géza István #02F - GRAFÉN pásztázó alagútmikroszkópos vizsgálata - Nanoszerkezetek Oszt.
Témavezető 1.: dr. MÁRK Géza István, Tel.:392-1315, Épület:26., Szoba:21/b., E-mail:mark@sunserv.kfki.hu,mark.geza.istvan@ttk.mta.hu, GEarth:(KFKI_26)
PÁLINKÁS András #02F - GRAFÉN pásztázó alagútmikroszkópos vizsgálata - Nanoszerkezetek Oszt.
Témavezető 2.: PÁLINKÁS András, Tel.:392-1157, Épület:26., Szoba:1., E-mail:palinkas@mfa.kfki.hu, GEarth:(KFKI_26)

A grafitot már nagyon rég óta ismeri és használja az emberiség, a 2004-ben felfedezett grafén pedig nem más, mint egyetlen atom vastagságú grafitréteg. A grafén mára a nanoméretű anyagok vizsgálatának az egyik leggyorsabban fejlődő kutatási területévé vált, mint az elsőként előállított valódi 2 dimenziós anyag, amely a kísérleti fizika egy új területét nyitotta meg. Számos egyedülálló tulajdonsága miatt - az elektronok kiemelkedően magas mozgékonysága, páratlan mechanikai erőssége - érthető, hogy igen hamar a kutatási élet középpontjába került. Az olyan gyakorlati alkalmazások pedig, mint a hajlítható okostelefonok, még gyorsabb számításokat lehetővé tevő processzorok, nem csak a tudomány és az ipar, hanem a laikusok számára is rendkívüli érdekességekkel szolgálhatnak. A grafén vizsgálatának egy legfontosabb eszköze a pásztázó alagútmikroszkóp.

A pásztázó alagútmikroszkóp (Scanning Tunneling Microscope, STM) elektromosan vezető felületek atomi léptékű vizsgálatára és módosítására alkalmas eszköz. Az alagútmikroszkópban egy igen hegyes tűt mozgatunk a felülettől nanométeres távolságra, miközben a tű és a minta közé Volt nagyságrendű feszültséget kapcsolunk. Az STM leggyakrabban alkalmazott üzemmódjában a tű és a minta közötti áramot állandónak tartjuk, miközben a minta síkjában a tűvel pásztázó mozgást végzünk. A mérés eredményeképpen a minta felületéről atomi pontosságú képet kaphatunk, ami egy 2 dimenziós anyag esetén, mint a grafén a teljes mintát jelenti.

A nyári iskola keretében a diákok bekapcsolódhatnak az intézetünkben folyó világszínvonalú grafén kutatásba, betekintést nyerve a grafén előállításának alapvető módszereibe, továbbá a saját kezűleg elkészített mintákon STM méréseket végezve feltárhatják azok atomi szerkezetét. A pásztázó alagútmikroszkóp működése a kvantummechanikai alagúteffektuson alapul. Ennek megértéséhez a diákok megismerkedhetnek a kvantummechanika alapvető szemléletmódjával, alapfogalmaival és alapegyenleteivel, egyszerű és szemléletes példák segítségével. A kvantummechanikai alapjelenségek szimulációjára és szemléltetésre létrehozott oktatóprogramunk, a Web-Schrödinger (http://www.nanotechnology.hu/online/web-schroedinger/index.html) segítségével el is végezzük egy egyszerű STM modell szimulációját.




Irodalom:
[1] Gyulai József: "Az emberiség útja a nanovilág felé", Mindentudás Egyeteme előadás, 2003.; http://www.mfa.kfki.hu/mfa.video/Gyulai_MindenTudas_E.avi
[2] Gyulai József: "Az anyagtudomány apoteózisa", Fizikai Szemle 46/8 (1996) 264.
[3] D. F. Styer: "Common misconceptions regarding quantum mechanics", American Journal of Physics, 64, pp. 31-34, (1996)
[4] E. Schrödinger: "Quantisierung als Eigenwertproblem (Zweitere Mitteilung)", Ann. Phys 79(1926)489.
[5] Márk Géza István: "Egy hullámcsomag kalandjai az alagútmikroszkópban", Fizikai Szemle 61/6 (2006) 190.
[6] Márk, Géza, I.; Biró, László, P.; Gyulai, József: "Simulation of STM images of 3D surfaces and comparison with experimental data: carbon nanotubes", Phys. Rev. B 58, 12645(1998).
[7] Márk,Géza,I.; Biró,László,P.; Lambin,Philippe: "Calculation of axial charge spreading in carbon nanotubes and nanotube Y-junctions during STM measurement", Phys. Rev. B 70, 115423-1(2004).
[8] Rajkovits Zsuzsanna: "Szerkezeti színek az élővilágban", Fizikai Szemle 72/4 (2007).
[9] Styer, Daniel F.: "Quantum revivals versus classical periodicity in the infinite square well", American Journal of Physics, Volume 69, Issue 1, pp. 56-62 (2001).
[10] Geszti Tamás: "Párolt macska", Fizikai Szemle 1997/5.
[11] Geszti Tamás: "Kvantum és klasszikus határán", Fizikai Szemle 2008/6.

Kvantummechanikai szimulációkat tartalmazó honlapok címei:
http://phet.colorado.edu/simulations/index.php?cat=Quantum_Phenomena
http://www.quantum-physics.polytechnique.fr/
http://titan.physx.u-szeged.hu/~serenyi/ph14hu/
http://www.falstad.com/mathphysics.html
http://www.nanotechnology.hu/online/web-schroedinger/help_h.html
http://webphysics.davidson.edu/applets/applets.html
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/
http://natsim.net/en.html
http://www.schulphysik.de/
http://web.phys.ksu.edu/vqm



ELÉRHETŐSÉGEK:
Témavezető 1: dr. MÁRK Géza István, Tel.:392-1315, Bp. XII. Konkoly-Thege M. út 29-33, Épület:26., Szoba:21/b., E-mail:
mark@sunserv.kfki.hu,mark@mfa.kfki.hu, GEarth:(KFKI_26)
Témavezető 2: PÁLINKÁS András, Tel.:392-1316, Bp. XII. Konkoly-Thege M. út 29-33, Épület:26., Szoba:21/b., E-mail:palinkas@mfa.kfki.hu, GEarth:(KFKI_26)

Utolsó frissítés: Thu, 05 May 2016 08:36:10 GMT, Számláló: