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Engineering

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

Published: October 2, 2016 doi: 10.3791/54506
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 1,2
1Peter Grünberg Institut (PGI-3), Forschungszentrum Jülich, 2Fundamentals of Future Information Technology, Jülich Aachen Research Alliance (JARA)

Abstract

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.

Introduction

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 limitaciones 4 - 9. A lo largo de su manipulación en contacto con la molécula está conectado a la punta de SPM para que mover la molécula en las tres dimensiones por los desplazamientos correspondientes de la punta se hace posible. Esto crea la posibilidad de que diferentes procedimientos de manipulación complejas realizadas en el espacio 3D. Sin embargo, la manipulación de contacto puede ser hindered por la interacción de la molécula manipulada con la superficie y / o otras moléculas en sus alrededores, lo que puede crear fuerzas que son lo suficientemente grandes como para romper el contacto de la punta-molécula. Por lo tanto una trayectoria 3D en particular de la punta de SPM puede o no puede dar lugar a un evento de manipulación del éxito. por lo tanto surge la cuestión de cómo definir los protocolos que conducen a la finalización con éxito de la manipulación en las circunstancias cuando el enlace punta-molécula tiene una resistencia limitada, mientras que la interacción de la molécula manipulada con su entorno no son a priori bien caracterizados.

Aquí se aborda esta cuestión en el imaginables manera más intuitiva. Se deja que el experimentador para controlar los desplazamientos de la punta de SPM simplemente moviendo la mano 7. Esto se consigue mediante el acoplamiento del SPM a un sistema de captura de movimiento comercial, algunas de las especificaciones de los cuales se proporcionan a continuación. La ventaja de "manipulación controlada mano" (MCH) es en tque la capacidad del experimentador para probar diferentes trayectorias de manipulación rápida y aprender de su fracaso o el éxito.

La configuración HCM se ha utilizado para llevar a cabo un experimento de prueba de principio en el que una palabra ( "JÜLICH") fue estarcido en una capa cerrada de moléculas de perileno-3,4,9,10-tetracarboxílico dianhídrido (PTCDA) en Ag ( 111), la eliminación de 48 moléculas, uno por uno, con MCH 7. Elevación de una molécula a partir de las escinde la superficie sus enlaces de hidrógeno intermoleculares que se unen las moléculas en la monocapa 10. Típicamente, la fuerza total de las actuales enlaces intermoleculares excede la fuerza del enlace químico sencillo entre el átomo más exterior de la punta y un átomo de oxígeno carboxílico de PTCDA por el cual se pone en contacto la molécula (véase la Figura 1). Eso puede conducir a la ruptura del contacto de la punta-molécula y el siguiente fracaso del intento de manipulación. La tarea del investigador es así a DETERMIne una trayectoria punta que rompe los enlaces intermoleculares que resisten secuencialmente en vez de simultáneamente, por lo que la fuerza total aplicada a la punta de contactos de molécula nunca excede su fuerza.

Aunque la trayectoria deseada puede, en principio, ser simulado, debido al tamaño y la complejidad de los sistemas comprendidos las simulaciones necesarias tomarían un prohibitivamente gran cantidad de tiempo. En contraste con esto, el uso de HCM que era posible retirar la primera molécula después de 40 minutos. Hacia el final del experimento la extracción ya tomó mucho menos tiempo que confirma la eficacia del procedimiento de aprendizaje. Además, la precisión y versatilidad del método HCM se puso de manifiesto en el acto de la manipulación inversa cuando se utilizó una molécula extraída de la ubicación vecina para cerrar el vacío dejado después de la eliminación errónea de otra molécula de la monocapa.

enfoque de captura de movimiento, mientras que ser rápido e intuitivo, eslimitado a la generación de los datos de la punta en la trayectoria. Para mayor desarrollo sistemático de nuevos protocolos de manipulación molecular es igualmente importante ser capaz de ver los datos de trayectoria punta en tiempo real, así como para analizar los datos generados anteriormente. Por lo tanto, la funcionalidad de la configuración de HCM se mejora sustancialmente mediante la adición de gafas de realidad virtual que permiten que el experimentador para ver los datos representados en la escena virtual en 3D donde la trayectoria punta se ve aumentada por la corriente (I) y desplazamiento de frecuencia valores (Delta F) medida por el SPM en tiempo real 8 (véase más adelante). Además de eso, la escena de realidad virtual muestra un modelo de la molécula manipulada que sirve como una referencia escala visual. Así, la configuración HCM complementado por la interfaz de realidad virtual es apto para la cartografía sistemática del espacio trayectoria manipulación y refinamiento sucesivo de los protocolos de manipulación prometedores. Además de que el sistema también facilita la transferencia de conocimientos entre los different experimentos. Los párrafos siguientes dan una descripción de la configuración y algunas de sus especificaciones que son relevantes para los experimentos de manipulación.

Los experimentos se realizan en ultra-alto vacío (UHV) a una presión de base de 1 x 10 -10 mbar con una SPM comercial que consiste en una cámara de preparación y una cámara de análisis. La cámara de preparación está equipado con: Ar + fuente utilizada para pulverización catódica de la muestra, la transferencia de muestra a través de manipulador (permite el calentamiento y enfriamiento de una muestra), difracción de baja energía de electrones (LEED), una célula de Knudsen personalizado (de células K) que contiene polvo de PTCDA purificado por sublimación. La cámara de análisis está equipado con: LN 2 criostato baño con un volumen de 12 litros y un tiempo de retención de 46 horas, menciones criostato baño (5 l, 72 h), Besocke 11 de tipo escarabajo de SPM equipado con un sensor de sintonía tenedor 12 ( TFS) que consta de un tenedor de sintonía de cuarzo con una punta PtIr conectado eléctricamente (para el funcionamiento STM), Que se corte y afilado por un haz iónico concentrado (FIB) (Figura 2).

Figura 1
Figura 2. Ajuste del sensor tenedor. (A) Imagen de un sensor de sintonía tenedor comercial con punta PtIr adjunto. (B) Imagen SEM de la punta del ápice PtIr cortar con el FIB. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La AFM se opera en el modo de frecuencia modulada (FM) 13 donde el TFS se excita a la resonancia (f 0 ≈ 31.080 Hz) con un piezo tramado. La señal piezoeléctrico del tenedor de ajuste oscilante se amplifica y se usa por un bucle de enganche de fase (PLL), lo que mantiene la amplitud de oscilación constante de la TFS y seguimiento de los cambios de its frecuencia de resonancia,? f = f - f 0, que se origina a partir del gradiente de la fuerza que actúa sobre la punta. Como se muestra en la Figura 3 la posición de la punta SPM es controlado por tensiones (u X, U y, u z) aplicado a un conjunto de ejes X, Y, Z-piezos (constantes piezoeléctricas a 5 K: x = 15, y = 16, z = 6 A / V). La U x, u Y, U -voltages z (± 10 V con una resolución de 20 bits) se generan en las salidas de electrónica de SPM. Ellos se amplifican aún más por un amplificador de alta tensión (HV) que tiene una tensión de salida máxima de ± 200 V.

Figura 1
Figura 3. Esquema de la configuración del HCM. La posición del (objeto rastreado) A que tiene múltiples infrarrojos (IR) las fuentes instaladas en su superficie se realiza un seguimiento por dos cámaras de infrarrojos del sistema de captura de movimiento (MCS). TipControl por loftware obtiene el A coordenadas (x, y, z) de MCS y lo pasa a la fuente de voltaje remoto (RVS) que genera una serie de tensiones (v x, v y, v z) que se suma a las tensiones (U x , U y, u z) producido por la electrónica de SPM para el control de la posición de la punta de SPM. El voltaje agregado pasa a través de un amplificador de alta tensión (HV) y se aplica aún más al sistema piezo-posicionamiento de la punta de SPM. La configuración permite el control manual del posicionamiento de la punta cuando el bucle de realimentación SPM (FB) está abierta. La posición (x, y, z) de la punta, así como I (x, y, z) y? F (x, y, z) se pasan al software VRinterface que traza en la escena virtual en 3D visto por el operador el uso de la pantalla montada en la cabeza (HMD). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La corriente de efecto túnel que fluye entre la punta y el SPMla superficie se mide mediante un amplificador de transimpedancia con una ganancia variable que varía de 1 x 10 03 al 01 x 10 9 V / A (ancho de banda en la ganancia de 1 x 10 9 V / A es 1 kHz). La salida del amplificador se alimenta en el circuito de retroalimentación STM (FB) para regular la altura de la punta por encima de la superficie en el modo de exploración de corriente constante. La estabilidad de la unión (con la oscilación TFS apagado) es 1 a 3 pm. La señal de oscilación piezoeléctrica de la TFS es amplificada en dos etapas: (1) preamplificador fijada al escudo LN 2 (ganancia de 1 x 10 8 V / A, ancho de banda de 20 kHz), y (2) amplificador de tensión externa con ganancia variable desde 1 x 10 1 5 x 10 4 y un ancho de banda de 1 MHz.

Para los experimentos de HCM, la configuración del SPM se amplía con: sistema de captura de movimiento (MCS), la fuente de voltaje controlable a distancia multicanal (RVS), amplificador sumador y la cabeza de realidad virtual montada pantalla (HMD). Todos los dispositivos mencionados, excepto el summing amplificador fueron adquiridos comercialmente.

MSC es un sistema de infrarrojos (IR) marcador de seguimiento que permite la resolución milímetro de desplazamientos espaciales a una velocidad de 100 Hz. El sistema consta de dos cámaras de infrarrojos, un objeto rastreable (A) y el software de control. El software MCS obtiene las direcciones x, y, z las coordenadas de la A en el espacio 3D mediante el análisis de sus imágenes obtenidas por las dos cámaras. MCS proporciona una librería de programación que permite el uso de las coordenadas de A en un programa de software por separado.

Las coordenadas de A (x A, Y OTROS, A z) se pasan a un programa de software desarrollado a medida "TipControl". La figura 4 muestra una captura de pantalla de la interfaz gráfica de usuario. El software se activa mediante el botón "Inicio" en la ventana. Después de la activación (τ = 0) el software y configura todas v x -, V y -, v z -voltages en RVS (rango de tensión de ± 10 V a los 16 añosresolución de bits, 50 mseg latencia por escalón de tensión) de acuerdo con la siguiente expresión Ecuación 1 etc., donde c X, C y, c z son los factores que convierten a 5 cm del desplazamiento de A en 1 un desplazamiento de la punta del SPM. El factores p x (t), p y (t), p z (t) tienen valores definidos por el estado de la x, y, z-casillas de verificación en la ventana de software. Si la casilla está marcada, el correspondiente p (t) se establece en 1. Todos los p (t) se pone a 0 en el momento en el botón de "pausa" es presionado en la ventana del software. Eso permite que el operador temporalmente "congelar" la posición de la punta. Al pulsar el botón de "reset todos" en la ventana del software establece v x -, V y -, v z -voltages a cero que devuelve la punta a su posición inicial definida por el software de SPM. El campo de texto "comando manual de RVS" en la ventana del software ca n ser usada para configurar cualquiera de los v x -, V y -, v z -voltages a cualquier valor dentro del rango permitido de ± 10 V. La V x -, V y -, v z -voltages generada por RVS se añaden a la U x -, u y -, u señales de tensión -output z de la electrónica de GDS a través de un amplificador sumador (ganancia de 1, el ancho de banda de 50 kHz, rango de salida ± 10 V).

Figura 1
Figura 4. Captura de pantalla de la ventana de la interfaz. Dos indicadores muestran el estado de la conexión con los sistemas de SCV y vehículos recreativos. Las casillas de verificación se utilizan para activar a mano de control a lo largo de ejes espaciales seleccionados. El botón de "Inicio" inicia el flujo de datos entre MCS, TipControl y RVS según el esquema que se muestra en la Figura 3. Botón de "pausa" se detiene el flujo de datos. Botón "Reset All" establece todas las tensiones de RVS a cero.= "Https://www.jove.com/files/ftp_upload/54506/54506fig4large.jpg" target = "_ blank"> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Para la visualización de los datos experimentales (trayectoria punta, I,? F) se usa un casco de realidad virtual (HMD). El HMD proporciona una visión estereoscópica (pantalla dividida HD - una mitad para cada ojo, 1.920 x 1.080 píxeles a 75 Hz). Una cámara de infrarrojos dedicado un seguimiento de la posición y orientación del HMD en el espacio 3D usando LEDs IR fijos en la superficie de HMD. El sistema de seguimiento de HMD permite al operador cambiar la vista dentro de la escena de realidad virtual 3D por un giro de la cabeza o simplemente moviendo su cuerpo.

El software a medida escrita "VRinterface" recoge los datos tanto de SPM y MCS, la hace en la escena 3D usando OpenGL y lo muestra en el HMD con la ayuda del kit de desarrollo de software de HMD (SDK). VRinterface recupera las direcciones x real, y-, z las coordenadas de la punta directamente de lasoftware de punta (unos pocos milisegundos de latencia), mientras que las señales de E y Delta F se leen directamente de las salidas de la electrónica de SPM (latencia ≈ 250 ms). Figura 5 muestra una captura de pantalla de la escena virtual en 3D como se ve por el Operador que desgasta HMD durante HCM. Dentro de la escena virtual en 3D del ápice punta se representa como una esfera blanca. La coloración de las trayectorias de punta grabadas refleja los valores de cualquiera de log (I (x, y, z)) o? F (x, y, z). El cambio entre log (I (x, y, z)) o? F (x, y, z) los modos de color se realiza mediante la pulsación de un botón. Otro botón inicia la grabación (y reproducción) de los datos de trayectoria punta experimentales. Cuando se pulsa de nuevo el botón se detiene la grabación. La escena virtual también muestra una molécula PTCDA estática que se utiliza como una ayuda visual durante la manipulación. El operador alinea manualmente su orientación para adaptarse a la orientación de la molécula real en la superficie mediante el uso de botones en un teclado.

Precaución: Debido a la cabeza ttrasiego de HMD se basa en IR-LED, que puede interferir con el MCS, ya que también utiliza luz infrarroja para rastrear la posición de AL. Por lo tanto para tiene que tener una forma única reconocida por el MCS. Esto ayuda a MCS para discriminar entre las señales que provienen de TO y los que vienen de IR-LED de HMD.

Figura 1
Figura 5. S creenshot de la escena virtual en 3D muestra al operador en HMD durante HCM. Un conjunto de esferas blancas forma un modelo Ag (111) de superficie. La orientación de la superficie del modelo puede no coincidir con la orientación de la muestra. Un modelo de la molécula PTCDA se coloca por encima de la superficie del modelo. C, O, átomos de H de PTCDA se muestran en negro, rojo y blanco, respectivamente. A los efectos de la orientación azimutal conveniencia de la molécula modelo se puede ajustar para adaptarse a la orientación de la molécula verdadera elegidopara la manipulación. La posición de la punta está marcado por una sola esfera blanco que representa el átomo de punta de vértice más exterior. El tiempo real I (x, y, z) y? F (z, y, x) los datos se muestran como indicadores de barra colocados junto a la punta. Grabada previamente, así como las manipulaciones ejecutadas actualmente se muestran como trayectorias 3D cuyo color representa o log (I (x, y, z)) o (x, y, z) los valores medidos? F en las posiciones de la trayectoria correspondiente. La figura muestra las trayectorias que son de color con (, Y, I (x z)) de la señal de registro. El contraste de color se puede cambiar entre log (I (x, y, z)) y? F (x, y, z) los modos de pulsación de un botón. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Protocol

Precaución: PTCDA puede ser irritante para la piel o los ojos y por lo tanto debe ser manejado con cuidado utilizando guantes apropiados. Por favor consulte los folletos de seguridad apropiadas. Los líquidos criogénicos pueden producir efectos en la piel similares a una quemadura térmica o pueden causar congelación de una exposición prolongada. Siempre use gafas de seguridad y guantes criogénicos adecuados al manipular líquidos criogénicos. El gas formado por líquidos criogénicos es muy frío y por lo general más pesado que el aire y se acumula cerca del acondicionador de suelo desplazando. Cuando no hay suficiente aire u oxígeno, asfixia y la muerte puede ocurrir. Por favor consulte los folletos de seguridad apropiadas.

1. Preparación de muestras

  1. La deposición de PTCDA en Ag (111)
    Nota: La cobertura monocapa (ML) de PTCDA debe estar entre 10 a 30% y se concentró en islas grandes y compactas (Figura 6). Esta situación es ideal para hacer experimentos de manipulación, mientras que tiene una superficie de metal lo suficientemente limpia para el preparati puntaen.
    1. Limpiar el (111) de cristal de Ag antes de la deposición con un procedimiento estándar de pulverización catódica y recocido ciclos de 14.
      1. Chisporrotear el cristal con iones Ar + durante 15 minutos. Use una presión Ar a 1 x 10 -5 mbar, una energía de iones de 0,8 keV y el cristal a temperatura ambiente (RT).
      2. Recocido de la muestra a 530 ° C durante 15 a 30 min.
    2. Utilice el K-celular PTCDA para depositar 0,1-0,3 ml de PTCDA en la Ag (111) de la muestra a temperatura ambiente 14.
      NOTA: No se dan parámetros de deposición, debido a que las condiciones de deposición pueden diferir de la configuración de la instalación.
    3. Después de la deposición, el flash de la muestra a 200 ° C durante 2 min para mejorar la ordenación de las islas PTCDA y desorción de posibles contaminaciones.
    4. Opcionalmente, inspeccionar la deposición con LEED comprobando el patrón de difracción de PTCDA en Ag (111) 15.
    5. Utilice el procedimiento de configuración específica para transferir la muestra al SPM. Por lo general, utilizar un manipulator capaz de transferencia lineal dentro de UHV y, posiblemente, una oscilación palo de accionamiento manual.
  2. Compruebe la preparación de la muestra en el SPM.
    1. Espera después de la transferencia de la muestra hasta que la temperatura del SPM está cerca de su temperatura de base (aquí: 5 K). La duración de la configuración descrita es alrededor de 1 hora para una muestra se enfrió a temperatura LN 2 durante la transferencia.
    2. Utilice el procedimiento de configuración específica para acercarse a la punta a la superficie (en el modo de corriente constante) hasta que aparezca corriente túnel.
    3. Elegir la tensión de offset del amplificador de alta tensión tal que u z = 0. Este será el establecimiento de normas en todo el documento, si no se especifica lo contrario.
    4. Inspeccionar la preparación de la muestra haciendo constantes imágenes actuales MCI (punto de ajuste: I = 0,1 nA, tensión de polarización V b = -0.35 V aplicada a la muestra, la ganancia del amplificador de corriente 1 x 10 9 V / A) de la superficie. Los parámetros dados facilitan la obtención de imágenes del unoccupie más bajod orbital molecular (LUMO) de PTCDA. Esto ayuda a identificar la localización de átomos de oxígeno carboxílicos de la molécula elegida para la manipulación (inserción de la figura 6).
    5. Preparar la punta hasta que las imágenes MCI tienen un aspecto similar a la Figura 6. Por ejemplo el uso de pulsos de 5-6 V a distancias de separación de la punta de la superficie que se corresponden con el punto de ajuste de imagen actual o mover la punta de 7-10 Å (desde el punto de estabilización ) hacia la superficie limpia Ag (111) mientras se aplica V b = 0,1 V a la muestra. Chocar la punta más profundo en caso de doble punta. No utilizar pulsos cerca de islas PTCDA!

2. Operación de configuración de AFM con TFS

  1. Establecer los parámetros específicos del sistema PLL para el FM-AFM de tal manera que la detección? F es posible con condiciones aceptables de ruido y velocidad de detección (por ejemplo, el ruido 0,1-0,5 Hz en Df dentro de 7 Hz de ancho de banda en la amplitud de la oscilación TFS de aproximadamente 0,2-0,4 Å ).
    2. f0 de la TFS.
    1. Retraer la punta de la superficie a la distancia máxima que el controlador de SPM es capaz de alcanzar (por ejemplo, mediante el establecimiento de v z = -10 V que en el caso de la configuración descrita aquí se retrae la punta de la superficie por aproximadamente 180 Å).
    2. Grabar una curva de resonancia (TFS oscilación de amplitud vs frecuencia de excitación constante en amplitud de la excitación TFS) usando el software SPM.
    3. Leer la frecuencia de resonancia f 0 como la posición del máximo de la curva de resonancia en el eje de frecuencia. El factor Q se calcula por el software de la anchura del pico de resonancia. El factor Q de la configuración descrita varía entre 50.000-70.000 (Figura 7).
  2. Coloque la punta sobre una superficie limpia Ag (111) y calibrar la amplitud de oscilación TFS siguiente Ref. dieciséis.

3. Integración of MCS en la configuración del SPM

  1. Montar y calibrar el MCS según el manual obtenido del fabricante. La calibración incluye establecer el origen del sistema de coordenadas de MCS.
  2. Tras el interruptor manual del sistema en el TO y añadirlo como un objeto a seguir en el software MCS.
  3. Compruebe si el seguimiento funciona correctamente moviendo el A en el volumen de detección y siguiendo su posición mostrada por el software MCS.
  4. Probar la conexión entre RVS y el software mediante el envío de un comando de prueba de RVS desde la ventana (ver Figura 4).
  5. Probar la conexión entre MCS, RVS y TipControl.
    1. Compruebe si el v x -, V y -, v z -voltages de RVS se establecen en 0 V y reajustar si es necesario.
      1. Retraer la punta de la superficie (2.2.1).
      2. Pulse el botón "restablecer todos" botón en la ventana del software para restablecer v x -, V y -, v z -voltages a la salida de la RVS.
      3. UNNFOQUE la punta de nuevo a la superficie con el bucle cerrado FB (1.2.2).
    2. Coloque la punta sobre la superficie limpia Ag (111) utilizando la función de la configuración específica del software SPM.
    3. Compruebe ejes X, Y, Z-casillas de verificación en la ventana del software. Esto activa el modo de control manual de la posición de la punta a lo largo de los tres ejes espaciales.
    4. Pulse el botón "Inicio" en la ventana del software.
    5. Asegúrese de que la v x -, V y -, v z -voltages generada por RVS responde correctamente a la circulación de A lo largo de cada uno de los ejes. Mientras se mueve a lo largo del eje z (vertical a la superficie), controlar la reacción del bucle FB que intenta compensar la aplicada desde RVS z de baja tensión V.
    6. Pulse la tecla "pausa" en la ventana del software.
    7. Pulse el botón "restablecer todos" en la ventana del software.

4. Integración del HMD en la configuración del SPM

  1. Asegúrese de que la HMD está conectado y todo lo necesario drivers se instalan de acuerdo con el manual del fabricante.
  2. Comience VRinterface y asegúrese de que correctamente hace que la superficie del modelo, la molécula adsorbida y la punta (ver Figura 5).
  3. Alinear la orientación del sistema de coordenadas de la escena de realidad virtual 3D visto en el HMD con los ejes de coordenadas de la MCS.
  4. Poner en el HMD. Si es necesario, vuelva a colocar el HMD en su cabeza mientras que realizando los pasos siguientes para visualizar en la escena VR o el monitor entorno de laboratorio, el teclado y el ordenador.
  5. Prueba de la transmisión de datos en tiempo real de señales I y Delta F de la electrónica SPM, por ejemplo, cambiando el actual punto de ajuste de túneles dentro del software de SPM.
    1. Compruebe los ejes X, Y, Z-casillas de verificación de la ventana del software.
    2. Recoge la A y pulse el botón "Inicio" de la ventana del software.
    3. Mueva el A y comprobar si la esfera que representa la punta se mueve correctamente dentro de la escena virtual en 3D.
    4. Mantenga la mano que sostiene el para mantener el equilibrio hasta que se pulsa el botón de "pausa" de la ventana del software.
    5. Poniendo el TO.
    6. Pulse el botón "restablecer todos" botón de la ventana del software.

5. Preparar SPM para la manipulación de moléculas individuales PTCDA

  1. Ajuste el STM en el modo de corriente constante con los parámetros que facilitan LUMO contraste para PTCDA y por lo tanto permite determinar la orientación molecular (punto de ajuste: I = 0,1 nA, polarización de tensión V b = -0.35 V aplicada a la muestra, la ganancia del amplificador de corriente 1 x 10 9 V / A).
  2. Asegúrese de que la punta está bien preparado para su manipulación.
    1. PTCDA imagen. En el software de SPM, introduzca los parámetros para la exploración (el área de escaneo (como 300 x 300 Å 2), puntos de ajuste para el circuito de retroalimentación: I = 0,1 nA y V b = -0.35 V, velocidad de exploración = 150 nm / seg ) y pulse el botón "inicio" en el software de SPM. La resolución de la imagendebe ser similar a la figura 6.
    2. Asegúrese de que la? F que se produce cuando la punta se mueve desde el contacto de túnel a una gran distancia de la superficie (> 100 Å) no es mucho mayor que 5-7 Hz.
    3. En caso de que alguna de las condiciones anteriores no se cumplen repita la preparación punta sobre la limpieza de Ag (111) de la superficie (1.2.5).
  3. Encuentra una superficie adecuada para la manipulación.
    1. Utilice el software de SPM para encontrar un área similar a que se muestra en la Figura 6 que contiene una isla PTCDA y un área de superficie limpia Ag (111). Si es necesario, utilice el área limpia para remodelar la punta entre los diferentes intentos de manipulación.
    2. Seleccione una molécula en el interior de la isla PTCDA para la manipulación y grabar una imagen STM detallada (por ejemplo, 50 x 50 Å 2) como se muestra en la Figura 6 Seleccionar ". SetXYOffset - Top" de un menú desplegable y elegir el área de la imagen detallada de al hacer clic en una visión más grandeimagen.
      NOTA: No existen criterios especiales, ya que todas las moléculas dentro de una isla (alrededor de 3 moléculas de distancia desde un borde) pueden ser considerados como iguales para la manipulación. No debería haber ninguna "suciedad" visible en o al lado de la molécula. Tal suciedad produciría un contraste irregular en la imagen.
  4. Probar la capacidad de la punta de unirse a la molécula PTCDA.
    1. Coloque la punta sobre uno de los dos átomos de oxígeno carboxílicos de PTCDA (marcados en la figura 6) utilizando la función de la configuración específica del software SPM. Seleccione "SetXYOffset - Top" y, a continuación, haga clic en la imagen correspondiente.
    2. Grabar un espectro en el que la punta se mueve verticalmente hacia la superficie por 3-5 Å y I (z) se registra utilizando las funciones de configuración específica del software SPM.
      1. Establecer una tensión de polarización constante V b (por ejemplo, 6 mV) y definir una rampa de altura de la punta para acercarse y para retraer la punta de la superficie (por ejemplo, 4 Å; más cerca y viceversa). A continuación, haga clic en el botón "vert. Manip" en el software de SPM y seleccione una posición de la imagen grabada más recientemente STM, donde la manipulación vertical debe ser ejecutado en.
    3. Compruebe si el grabado I (z) exhibe formación de contacto entre la punta y la molécula en la forma de la (resolución z más allá del espectro registrado) fuerte aumento de la corriente I (z). Normalmente, el contacto es lo suficientemente fuerte como para 0,5-3 levantamiento través de la retracción de punta vertical (ver Figura 8).
      1. Si el (z) la curva I no muestra una formación de contacto aguda probar uno de los siguientes:
        1. Cambiar la posición lateral de la punta ligeramente y repita el procedimiento de aproximación.
        2. Hacer formando una punta suave (1.2.5) y tratar de ponerse en contacto con la molécula de nuevo hasta que el comportamiento de contacto como el que se muestra en la Figura 8 se ha registrado.
  5. Espere hasta que la piezo fluencia se ha ido (aproximadamente 2-4 horas).
    NOTA: La cantidad de deriva determina la estabilidad del punto de contacto durante el HCM y por lo tanto el tiempo que uno puede ejecutar manipulaciones sucesivas con la misma molécula y sin volver a recorrer la zona.
    1. Fluencia de prueba a lo largo de los ejes x, y-direcciones mediante la comparación de dos imágenes detalladas STM de la zona de operación elegido, grabadas con un intervalo de tiempo, por ejemplo, 5 min. Espere hasta que la desviación es inferior a 0,5 Å entre las dos imágenes sucesivas.
    2. Fluencia de prueba en la dirección z mediante el registro u z (t) aplicada por el bucle FB más de 1 min y calcular la tasa de deriva. du z (t) / dt debe ser de aproximadamente 0,2 Å / hr.

6. Preparación para la manipulación controlada de la mano (HCM)

  1. Asegúrese de que todos los programas pertinentes se están ejecutando y que la transferencia de datos entre los dispositivos conectados funciona correctamente: MCS, TipControl, RVS, VRinterface, HMD y electrónica SPM.
  2. Asegúrese de que el orientation del sistema de coordenadas de la HMD está alineado con los ejes de coordenadas de la MCS.
  3. Alinear la imagen de la molécula se muestra como una ayuda visual en VRinterface con la orientación de la molécula real para ser manipulado en el experimento.
    1. Alinear la HMD lo largo de su sistema de coordenadas y orientarlo de tal manera que el punto de vista está por encima de la molécula de referencia. Alinear la molécula de referencia en VRinterface a la molécula reflejado en el software SPM pulsando los botones apropiados en el teclado para girar en sentido horario o antihorario.
  4. Compruebe si el v x -, V y -, v z -voltages de RVS se establecen en 0 V y reajustar si es necesario (3.5.1).
  5. Volver a analizar la molécula PTCDA seleccionada para la manipulación con el STM en el modo de corriente constante.
  6. Coloque la punta sobre el átomo de oxígeno carboxílico elegido para la manipulación mediante la función apropiada del software de SPM. Utilice el punto de contacto correcto como se determinó en 5.4.
    7. <li> Activar PLL y establecer el modo de control de amplitud. Ajustar la amplitud de oscilación lo más baja posible (por ejemplo, 0,2 hasta 0,4 Å), pero lo suficientemente alta para que la detección de? F es posible con condiciones de ruido aceptables y velocidad de detección (ver 2.1).
  7. Abrir el bucle FB. Introduzca 0 para el valor integrador en la ventana de parámetros de software SPM.
  8. Establecer sesgo de unión a unos pocos mV en la ventana de parámetros de software SPM. Introducir 0,007 aplicar 7 mV a la superficie.
  9. Ajuste la ganancia del amplificador de corriente de 1 x 10 7 V / A en la ventana de parámetros de software SPM.

7. Uso de HCM para la manipulación controlada de PTCDA

  1. Poner en el HMD y tomar la A. Si es necesario, vuelva a colocar el HMD en la cabeza del usuario mientras realiza los siguientes pasos para visualizar en la escena VR o el monitor entorno de laboratorio, el teclado y el ordenador.
  2. Ajuste el contraste de color de las trayectorias grabadas a log (I (x, y, z)) en VRinterface pulsando el b apropiadautton.
  3. Marcar el punto de contacto en la escena virtual en 3D. Este "ancla" ayuda a encontrar fácilmente el contacto para más intentos de manipulación utilizando HCM sin la necesidad de restablecer la RVS.
    1. Activar la mano-de control a lo largo del eje z solamente marcando la casilla correspondiente en el software de punta, manteniendo x-, y- casillas sin marcar.
    2. A mover el hacia abajo mientras se ve la señales en tiempo real I (0,0, z) y Df (0,0, z) en la escena virtual. Para de moverse la A cuando la señal I (0,0, z) y Df (0,0, z) muestran un fuerte salto simultánea, la firma de una formación de contacto (ver Figura 8).
    3. Iniciar la grabación trayectoria en VRinterface pulsando el botón correspondiente y empezar a mover la A hacia arriba.
    4. Detener la grabación trayectoria en VRinterface tan pronto como el contacto entre la molécula y la punta se rompe presionando el botón correspondiente. La firma es una fuerte caída simultánea de las señales de? F (x, y, z) I (x, y, z) y.
    5. Prensa &#34; botón de pausa "en el software de punta para desactivar el control de mano.
  4. Activar la mano-de control del movimiento de la punta a lo largo de todos los ejes espaciales mediante la comprobación de los ejes X, Y, Z-casillas de verificación en el software y pulse el botón "Inicio" en el software de punta.
  5. En caso de que el punto de contacto de la formación se desvía de la "anclado" en la escena virtual después de una manipulación (debido a la deriva o cualquier cambio del ápice punta) corrige la posición de la punta y la condición punta si es necesario.
    1. Mueva la punta de nuevo a su posición inicial antes de comenzar la mano y controles moviendo el A mientras observa el movimiento de la esfera blanca en la escena virtual.
    2. Pulse el botón de "pausa" en el software de punta para desactivar el control de mano.
    3. Pulse el botón "restablecer todos" botón en el software de punta para restablecer v x -, V y -, v z -voltages de RVS a 0 V.
    4. Ajuste el STM de nuevo en modo de corriente constante con los parámetros que facilitan LUMO contraste para PTCDA (ver 1.2.4).
    5. Vuelva a explorar la molécula elegida para la manipulación y la posición de la punta en la posición correcta sobre el átomo de oxígeno carboxílico elegido (determinado en 5.4), utilizando las funciones de configuración específica del software SPM. Si es necesario, preparar la punta en las inmediaciones (<300 Å de distancia) para reducir la fluencia piezo residual.
    6. Reinicie el protocolo en el paso 7.1.
  6. Trate de encontrar una trayectoria de elevación éxito donde la molécula de contacto está completamente separado de la superficie al final de la trayectoria.
    1. Se aproximan al punto en el que el "ancla" exhibió formación del contacto de la punta-molécula moviendo el A mientras se sigue el movimiento de la esfera que representa la posición de la punta actual en la escena virtual. Tan pronto como el contacto se forma la grabación de una nueva trayectoria en VRinterface comienzo.
    2. Tirar de la molécula en una dirección adecuada para la elevación (Figura 10) moviendo el A consecuencia. Sise detecta una rotura de la punta de contacto-molécula, detener la grabación de la trayectoria. Volver al punto de contacto, iniciar la grabación trayectoria en la formación de contactos y ejecutar una manipulación diferente.
    3. Cambiar a? F (x, y, z) de contraste de color de las trayectorias de grabación al pulsar el botón adecuado en VRinterface a mayores distancias desde la superficie (a aproximadamente 7 Å con una ganancia de amplificador de corriente 10 7 V / A), porque (x, Y, la señal z) decae rápidamente lejos de la superficie. Aquí? F (x, y, z) se convierte en el único indicador de la presencia de la molécula (véase la Figura 1). Cuando se pierde el contacto molécula de punta,? F (x, y, z) salta (cerrar) a cero y no cambia nunca más, incluso aproximarse a la superficie de 1-3 Å.
    4. Si el contacto de la punta molécula sigue siendo estable en z> 10 Å, cuidado con una firma en? F (x, y, z), donde se muestra una transición suave a cero en tirar la molécula de la superficie. Se trata de la firma para el Cul de elevación de la molécula (véase la Figura 1).
    5. Probar si la molécula está completamente separado de la superficie y colgando de la punta.
      1. Mueva la A hasta comprobar si? F (x, y, z) se mantiene en cero sobre una mayor retracción de punta.
      2. A mover el hacia abajo para ver si? F (x, y, z) aumenta al acercarse a la superficie durante 1-3 Å más allá de la altura en la que se detectó la firma para el levantamiento exitoso.
  7. Depositar la molécula levantado a una limpia superficie de Ag (111).
    1. Tras el levantamiento exitoso, mover la A hasta retraer la punta de un 10-20 Å adicional de la superficie. Esto reduce cualquier interacción de la molécula con la superficie levantada.
    2. Pulse el botón de "pausa" en el software de punta para fijar la posición de la punta actual y para desactivar el control de mano.
    3. Sin girar el bucle FB, tendrá que utilizar la función de la configuración específica del software SPM para posicionar la punta más limpia Ag (111) dista poco de la superficieNCE (por ejemplo, 50 a 100 Å) de la isla en la que se extrajo la molécula. Seleccione "SetXYOffset - Top" y, a continuación, haga clic en la imagen correspondiente.
    4. Ajuste de ganancia del amplificador de corriente de 1 x 10 9 V / A.
    5. Marque sólo z casilla de verificación en el software de punta y pulse el botón "Inicio" en el software de punta.
    6. Mueva el A para acercarse a la superficie hasta un medible I aparece (z).
    7. Pulse el botón de "pausa" en el software de punta para desactivar el control de mano.
    8. Stepwise aumento V b (max. V b ≈ 0,5 V, en mayor V b molécula podría ser dañada) mediante el uso de una corredera controlada por ratón en el software de SPM hasta que hay un salto simultánea en I y Df que indica que la molécula se redujo a la superficie. Si la molécula no puede ser re-depositado, la punta tiene que ser limpiado para experimentos adicionales, por ejemplo, por pulsos de voltaje (1.2.5).
    9. Explorar la zona en modo de corriente constante (1.2.4) y de verificaciónsi la molécula fue de hecho deposita de nuevo en la superficie.

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Representative Results

Nota: Esta parte muestra el trabajo publicado en 7,8.

La aplicación de HCM al problema de levantar PTCDA / Ag (111) de una capa, hemos sido capaces de escribir un patrón mediante la eliminación secuencial moléculas individuales (Figura 9). En total se retiraron 48 moléculas, 40 de los cuales podrían volverá a depositar a la Ag limpia (111), lo que demuestra que las moléculas permanecen intactos durante el proceso de manipulación. Esto permite el uso de HCM para corregir "errores de escritura" mediante la adopción de una molécula desde una ubicación diferente y de cubrir una vacante creada por accidente (inserciones de la Figura 9) 7.

Trayectorias exitosas que permitieron eliminar una molécula a partir de la capa se muestran en la Figura 10. Ellos montón en un ángulo sólido estrecha relación, la direcciónde lo que sugiere que la molécula se puede quitar de dentro de la capa en un movimiento de "pelado". Este peeling facilita una escisión gradual de los enlaces de H intermoleculares y mantiene las fuerzas que actúan sobre el total de la fianza punta-molécula en un umbral crítico del 7.

La retroalimentación VR permite ejecutar varias manipulaciones reproducibles, cada vez después de la misma trayectoria grabada previamente. La reproducibilidad se indica con fuertes similitudes en la I (x, y, z) y? F (x, y, z) de datos de la Figura 11. Debido a la forma de la trayectoria depende también de la forma exacta de la punta de vértice realizamos un experimento en el que una y la misma molécula se manipula a lo largo de trayectorias similares que mantienen la misma estructura de punta de vértice. Una forma de la punta sin cambios es verificada por la reproducibilidad del punto de contacto entre los intentos de elevación. La molécula no está completamente sacado de la capa, perocada vez que vuelve a su vacante después de la grabación se detiene (siempre y cuando el enlace no se rompió por sí mismo), para reducir la probabilidad de desencadenar una modificación del ápice como consecuencia de elevadas fuerzas durante la extracción completa. Figura 11 muestra el 3D trayectorias de tal experimento, cuando la molécula se estira repetidamente a lo largo de dos trayectorias 8.

Figura 1
Figura 1. Ilustración del proceso de manipulación. (A) Extracción de una sola molécula PTCDA de una isla poniéndose en contacto con la manipulación (cuatro átomos ápice de punta se muestra). (B) Ejemplo I (z) y? F (z) curvas registradas durante la extracción de una molécula de CMH. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 1
Imagen STM de una isla PTCDA compacto en Ag (111) La figura 6.. El tamaño de la imagen es de 600 x 600 Å 2 y las condiciones de túnel son I = 0,1 nA y V b = -0,35 V. Un vacío se ve en la película es la resultado de la extracción de tres moléculas. moléculas extraídas se volverán a depositar de nuevo en la superficie (esquina inferior izquierda de la imagen). El recuadro muestra una imagen STM 50 x 30 Å 2 que revela el típico contraste de PTCDA que se deriva de su orbital molecular desocupado más bajo (LUMO). Los átomos de oxígeno carboxílicos reactivos de PTCDA que se utilizan para poner en contacto la molécula están marcadas por dos cruces rojas. La orientación molecular se puede derivar de acuerdo con la Ref. 17.ove.com/files/ftp_upload/54506/54506fig6large.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 1
La Figura 7. Espectro de respuesta de frecuencia. Se muestra la respuesta de frecuencia del sensor de sintonía tenedor (TFS) medido en UHV y al 5 K. correspondiente valor del factor Q es de aproximadamente 70.000. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 1
Figura 8. I (z) curvas registradas durante la prueba del contacto de la punta-molécula. Se establece el contacto por acercarse a la punta hacia una de lasátomos de oxígeno carboxílicos de PTCDA. La distancia de aproximación Dz desde el punto de estabilización I = 0,1 nA, V b = -0.35 Vis aproximadamente 4 Å. Ambos, el enfoque (negro) y las curvas de retracción (rojo) se registraron con el sesgo V b = -5 mV. Fuerte crecimiento observado en z = 0 A en la curva de aproximación se produce debido al átomo de oxígeno del PTCDA el ajuste a la punta y formando el contacto de la punta-molécula. Después se formó el contacto de la punta se retrae verticalmente de nuevo a su posición inicial. A medida que la punta se retrae su contacto con la molécula se rompió en z = 0,3 Å. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 1
La Figura 9. Ejemplo para el nano-estructuración de una capa molecular por el HCM. La imagen STM (Stabilpunto ización: I = 0,1 A, V b = -0.35 V) muestra 47 vacantes creadas por la eliminación consecutiva de moléculas individuales PTCDA por MCH sin usar la realidad virtual retroalimentación visual en 3D. Los recuadros muestran una secuencia de manipulaciones hechas para corregir un "error de escritura", llenando una vacante por una molécula eliminado desde el borde isla. (Adaptado de la Ref. 7) Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 1
La Figura 10. Una vista en perspectiva que muestra trayectorias 34 de manipulación que todos dieron lugar a la eliminación con éxito de PTCDA de la monocapa. Todas las trayectorias se registraron al crear el patrón que se muestra en la Figura 9. The recuadro muestra una proyección de un radio de la esfera 7 Å alrededor del punto de contacto e indica si tienen éxito (rojo) y trayectorias (negro) sin éxito penetrar en esa esfera. Todas las trayectorias exitosas se concentran en un ángulo sólido Ω relativamente estrecha (adaptado de la Ref. 7). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 1
La Figura 11. Manipulación refinamiento trayectoria y reproducibilidad. Proyección de las trayectorias de punta en 3D grabadas usando HCM con la realidad virtual 3D retroalimentación visual en una molécula dentro de una PTCDA / Ag (111) isla. La inserción en (a) muestra tres intentos de manipulación realizadas por el experimentador en busca de la (exitosa) está retorcida sh trayectoriapropia en (a) y (b). La curva gris es la trayectoria obtenida a partir de un promedio de las trayectorias que se muestran en la Figura 10. Top y vistas laterales de siete intentos de manipulación siguientes de la trayectoria promedio (sin éxito) y siete intentos a lo largo de una trayectoria de doblado recién encontrados (todos con éxito). Los espectáculos de codificación de color (a) log (I (x, y, z)) y (b)? F (x, y, z). (Adaptado de Ref. 8) Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Al igual que otros métodos basados ​​en SPM, los experimentos de manipulación moleculares descritos en este documento también dependen en cierta medida de las propiedades de la punta SPM. La estructura de ápice de la punta (que no se puede controlar totalmente) determina la fuerza de la unión punta-molécula. De ahí la fuerza del contacto de la punta molécula puede variar considerablemente y por lo tanto a veces puede ser demasiado baja. Por lo tanto, dentro del protocolo nos referimos a algunas pruebas básicas de los procedimientos de calidad de punta y punta de tratamiento. Sin embargo, un tratamiento de la punta más grave puede ser necesaria en algunos casos, para lograr resultados satisfactorios de manipulación.

Otro aspecto crítico de contacto con la manipulación con una NC-AFM / STM es la oscilación del sensor qPlus durante la manipulación. Con el aumento de la amplitud de la manipulación controlada se hace más difícil, ya que el tenedor de ajuste mueve la punta verticalmente hacia arriba y hacia abajo por un total de 0 2A. En el límite de grandes amplitudes de la punta essiempre retraída de la superficie a lo largo de una trayectoria vertical, que afecta de manera crucial la manipulación. Por lo tanto, si las características acústicas de la NC-AFM / STM utilizado no permite trabajar con amplitudes muy inferiores a 1 Å uno debe considerar probar la manipulación en el modo STM, es decir, sin excitar el tenedor de sintonía. Mientras que no hay información sobre la rigidez de unión se puede obtener en este caso, la conductividad solo podría ser suficiente para controlar la manipulación.

El uso de HMD para la visualización de los datos de trayectoria de la punta tiene ventajas pero también limitaciones. Una ventaja clara es la ganancia en la precisión y la intuición (en tiempo real) si se trabaja en un ambiente verdadero escenario virtual 3D. A este respecto, nos encontramos con el enfoque de la realidad virtual a ser mucho más eficaz que la inspección "en línea" de los datos de trayectoria en una pantalla estándar. Por otra parte el uso de HMD complica la operación con laboratorio equipo de modo quelos datos de medición importante tiene que ser proyectado en el VR (véase la Figura 6) para ser visto en línea. Esta limitación puede ser superada en el futuro con los interfaces de realidad virtual aumentada en el que la escena de realidad virtual 3D se superpone directamente sobre la imagen real de la entorno de laboratorio.

A pesar de que existen otros enfoques que se acoplan un entorno de realidad virtual y MCS para controlar un AFM esas configuraciones se especifican para la micro y la manipulación a escala sub-micrométrico en condiciones ambientales 18. Con respecto a la manipulación de moléculas individuales con una precisión atómica nuestra combinación de MCS, HMD, y LT-SPM es único. la manipulación a mano controlada da un acceso intuitivo única al problema de la manipulación molecular. Con el nivel de control que ofrece, uno puede realizar estudios espectroscópicos de las moléculas individuales en diferentes configuraciones, entender más sobre la física fundamentals en tales uniones de metal-molécula-metal. Utilizando el método descrito en este documento permitirá a uno de "aprender" las superficies de energía potencial complejos que determinan la probabilidad de éxito de un intento de manipulación específica. Haya adquirido la suficiente intuición uno podría delegar que el aprendizaje a un ordenador, por último automatización del proceso de manipulación. Otro desarrollo futuro consecuente del método es su combinación con una simulación en tiempo real atomista del proceso de manipulación lo que permitiría una retroalimentación más directa para el experimentador.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
LN2 caution: cryogenic liquid
LHe caution: cryogenic liquid
PTCDA caution: irritating substance
Knudsen cell (K-cell) custom
ErLEED Specs used with power supply ErLEED 1,000 A
combient LT NC-AFM/STM Createc
qPlus sensor Createc TFS
preamplifier Createc amplifier for tuning fork signal fixed to LN2 shield (stage 1)
Low-Noise Voltage Preamplifier Standford Research System SR560 external amplifier for tuning fork signal (stage 2)
Variable Gain Low Noise Current Amplifier Femto DLPCA-200 amplifier for tunneling current
Bonita Vicon B10, SN: MXBN-0B10-3658 MCS IR camera
Apex Interaction Device Vicon SN: AP0062 MCS trackable object (TO)
MX Calibration Wand Vicon MCS calibration object
Tracker Vicon MCS software
BS series voltage supply stahl-electronics BS 1-4 RVS
summing amplifier  custom, gain 1, based on operational amplifier TL072
Oculus Rrift Development Kit 2 Oculus VR HMD
TipControl custom-written software
VRinterface custom-written software

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References

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