Mano manipulación controlada de Moléculas Individuales a través de un microscopio de sonda de barrido con una interfaz de realidad virtual 3D

Philipp Leinen; Matthew F. B. Green; Taner Esat; Christian Wagner; F. Stefan Tautz; Ruslan Temirov

doi:10.3791/54506

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Artículo de método

Mano manipulación controlada de Moléculas Individuales a través de un microscopio de sonda de barrido con una interfaz de realidad virtual 3D

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DOI:

10.3791/54506

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2 de octubre de 2016

Philipp Leinen¹^,² , Matthew F. B. Green¹^,² , Taner Esat¹^,² , Christian Wagner¹^,² , F. Stefan Tautz¹^,² , Ruslan Temirov¹^,²

¹Peter Grünberg Institut (PGI-3), Forschungszentrum Jülich, ²Fundamentals of Future Information Technology, Jülich Aachen Research Alliance (JARA)

En este artículo

Resumen

Demostramos la manipulación precisa de moléculas orgánicas individuales en una superficie metálica con la punta de un microscopio de sonda de barrido impulsado en 3D por la mano del experimentador utilizando un sistema de captura de movimiento y gafas de realidad virtual totalmente inmersivas.

Resumen

Teniendo en cuenta las moléculas orgánicas como los bloques de construcción funcionales de la futura tecnología a nanoescala, la cuestión de la forma de organizar y montar estos bloques de construcción en un enfoque de abajo hacia arriba está todavía abierta. El microscopio de sonda de barrido (SPM) podría ser una herramienta de elección; Sin embargo, la manipulación basada en SPM fue hasta hace poco limitada a dos dimensiones (2D). La unión de la punta de SPM a una molécula en una posición bien definida abre una oportunidad de manipulación controlada en el espacio 3D. Por desgracia, la manipulación 3D es en gran medida incompatibles con el típico 2D-paradigma de los datos de visualización y generación de SPM en un ordenador. Para la manipulación intuitiva y eficiente que, por tanto, un par a baja temperatura sin contacto de fuerza atómica / microscopio de efecto túnel (LT NC-AFM / STM) a un sistema de captura de movimiento y gafas de realidad virtual totalmente envolvente. Esta configuración permite la "manipulación controlada mano" (HCM), en la que la punta de SPM se mueve de acuerdo con el movimiento de la mano del investigador, wi bien las trayectorias de punta, así como la respuesta de la unión SPM se visualizan en 3D. HCM allana el camino para el desarrollo de protocolos de manipulación compleja, que puede conducir a una mejor comprensión fundamental de las interacciones entre las moléculas que actúan a escala nanométrica en las superficies. Aquí se describe la configuración y los pasos necesarios para lograr la manipulación molecular controlado a mano con éxito en el entorno de realidad virtual.

Introducción

El microscopio sin contacto de baja temperatura de fuerza atómica / de efecto túnel (LT NC-AFM / STM, en el siguiente SPM simplemente llamado) es la herramienta de elección para la manipulación de precisión atómica de los átomos o moléculas individuales ¹ ^- ^3. manipulación basada en SPM se limita típicamente a dos dimensiones y consta de una serie de eventos de manipulación abruptos y con frecuencia estocásticos (saltos). Esto limita esencialmente el control sobre el proceso. Poner en contacto la molécula en cuestión por un único enlace químico en una posición bien definida atómico conduce a un enfoque que puede superar estas limitaci....