BERLIN / LONDON (IT BOLTWISE) – Ein neu entwickeltes Mikroskop am Fritz-Haber-Institut ermöglicht es, unsichtbare 2D-Materialien wie hexagonales Bornitrid (hBN) sichtbar zu machen. Diese bahnbrechende Technologie nutzt nichtlineare Optik, um die Kristallorientierung und andere Eigenschaften von hBN in Echtzeit zu analysieren.
Die Entwicklung eines neuen Mikroskops am Fritz-Haber-Institut markiert einen bedeutenden Fortschritt in der Materialforschung. Dieses Mikroskop nutzt die phasenaufgelöste Summenfrequenzmikroskopie, um hexagonales Bornitrid (hBN) sichtbar zu machen, das bisher aufgrund seiner optischen Transparenz schwer zu analysieren war. Durch die Kombination von Laserstrahlen im mittleren Infrarot- und sichtbaren Bereich wird ein intensives Summenfrequenzsignal erzeugt, das die Kristallorientierung und andere Eigenschaften von hBN in Echtzeit sichtbar macht.
Die Fähigkeit, 2D-Materialien wie hBN detailliert zu untersuchen, eröffnet neue Möglichkeiten in der Entwicklung von Van-der-Waals-Strukturen. Diese Strukturen, die durch das Stapeln von Einzelschichten entstehen, können einzigartige und spannende Eigenschaften aufweisen, die für die Entwicklung neuer optoelektronischer Bauelemente von Bedeutung sind. Die Forschenden am Fritz-Haber-Institut haben gezeigt, dass hBN in dreieckigen Domänen wächst und Stickstoff-terminierte Zickzackkanten aufweist, was es zu einem vielversprechenden Material für die Frequenzaufwärtskonversion macht.
Die Zusammenarbeit mit internationalen Partnern, darunter die Vanderbilt University und die Freie Universität Berlin, hat es ermöglicht, die hBN-Einzelschichten zu synthetisieren und umfassend zu analysieren. Die Kombination von Summenfrequenzmikroskopie und Rasterkraftmikroskopie hat es den Forschenden ermöglicht, die kristallographischen Details von hBN zu extrahieren und neue Einblicke in seine Struktur zu gewinnen. Diese Erkenntnisse könnten die Entwicklung neuer Materialien und Technologien maßgeblich vorantreiben.
Das neue Mikroskop bietet klare Vorteile gegenüber bestehenden Methoden, da es optisch transparente Materialien sichtbar machen kann und einen höheren Kontrast als herkömmliche AFM-Bilder bietet. Die Signalverstärkung durch Schwingungsresonanz ermöglicht eine Live-Bildgebung von hBN, einschließlich Informationen über dessen Kristallorientierung. Diese Technologie könnte in Zukunft zur nicht-invasiven Untersuchung einer Vielzahl von gestapelten 2D-Materialien und deren Kombinationen mit anisotropen molekularen Anordnungen eingesetzt werden.
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