Elektronmikroskopi och nanoteknik

Elektronmikroskopet är ett mångsidigt verktyg som används för att få strukturell, magnetisk och elektronisk information. Olika avbildnings-, reciproka rymd- och spektroskopiska tekniker används för att få fram dessa materialegenskaper med en rumslig upplösning ner till 1 Ångström. Fokuserade jon- och elektronstrålar används för att nanostrukturera materia.

Elektronmikroskopi bidrar aktivt till sökandet efter nya material både i tillämpade och grundläggande studier. I de flesta moderna hårda och biologiska material är studier av strukturella och elektroniska egenskaper på atomnivå avgörande för förståelsen av mesoskopiska och makroskopiska egenskaper. Flera tekniker inom elektronmikroskopi belyser materialegenskaper på denna längdskala. Strukturell avbildning gör det möjligt för oss att upptäcka atomära konfigurationer vid gränsytor eller i nanopartiklar. Nanopartiklar, som först användes för att färga medeltida kyrkfönster, har idag ett brett spektrum av tillämpningar. Med hjälp av högupplöst elektronmikroskopi bidrar vi till förståelsen av det grundläggande samspelet mellan partikelstruktur och fysikaliska egenskaper. På så sätt kan dessa partiklar konstrueras för användning i allt från katalysatorer och ljusemitterare till cancerterapi. Fördelningen av grundämnen i ett material eller i en vävnad kan ofta inte härledas enbart från en studie av kristallstrukturen. Spektroskopiska metoder i elektronmikroskopet används inte bara för att identifiera den lokala positionen av kemiska element med subnanometerupplösning utan också för att studera deras elektroniska egenskaper. Elektronstrålen i mikroskopet växelverkar också med magnetiska fält i provet. Genom att använda Lorentz-mikroskopi och elektronholografi kan vi faktiskt visualisera magnetiska fältlinjer och domäner.

Med hjälp av fokuserade elektron- och jonstrålar kan vi strukturera materia på en längdskala från 10 nm till 100 nm. Partikelassisterad strukturering innehåller flera metoder som sputtring, etsning, deponering samt materialomvandlingar. Med hjälp av dessa instrument kan man odla nanopilarer som sätts in i magnetiska kraftmikroskop. Utvecklingen av jonstråleassisterad deponering gör det möjligt för oss att kontakta enhetselement eller nanotrådar. Genom fokuserad jonstrålesputtring kan strukturer som elektroder, diken och fresnellinser skapas. Den intima kopplingen mellan elektronmikroskopi och avancerad teknik med fokuserad jonstråle (FIB) är FIB:ens förmåga att förbereda elektrontransparenta prover på väl definierade platser, t.ex. i en komponent.