Nanoforskarnas nya mikroskopteknik

En grupp forskare i nanostruktur vid Institutionen för tillämpad fysik på KTH har de senaste åren i tysthet arbetat på en banbrytande mikroskopteknik.

– Vi har fulländat en ny lösning som mäter extremt små krafter med otrolig precision och spatial upplösning. Uppfinningen kommer att betyda mycket för framtidens nanoteknik, säger fysikprofessor David Haviland, som tillsammans med Daniel Platz, Daniel Forchheimer och Erik Tholén står bakom innovationen.

– Vår teknik gör det möjligt att konvertera ett standardverktyg för nano-mikroskopi till ett analysinstrument på toppnivå, som mäter minimala ytor med mycket hög precision, säger David Haviland.

Nu bryter forskarna tystnaden kring sin nya innovation med besked – samtidigt som de nya rönen publiceras i tidskriften Nature Communications startar de bolaget Intermodulation Products, för att lansera den unika tekniken.

Det patenterade systemet för ytanalys på nanonivå heter Intermodulation Atomic Force Microscopy (ImAFM) och är baserat på ett nyutvecklat mätinstrument som kallas Intermodulation Lockin.

Vad är förhoppningen när det gäller uppfinningens framtida utveckling?
– Vår förhoppning är att den här fantastiska tekniken kommer i händerna på så många forskare som möjligt, så snart som möjligt. Därför har vi bildat företaget och lägger stor kraft på att få ut en så användarvänlig och flexibel produkt som möjligt.

Hur kommer den nya tekniken att påverka nanoforskningen?

– Eftersom tekniken är lättillgänglig kommer den att få stor spridning. Metoden gör det möjligt att mäta kraften mellan en mikroskopisk spets och en yta med oöverträffad hastighet och precision, och det är i dagsläget omöjligt att skapa den här sortens tydliga bilder på nanonivå utan vår utrustning, säger David Haviland.

Hur kommer den nya tekniken att påverka samhället i stort?

– Nanoteknik har och kommer att fortsätta ha en enorm inverkan på samhället även i framtiden. Att förstå innehållet i våra naturliga system på en nanometerskala är nyckeln till framgång inom vetenskap och teknik, och mikroskopi är en viktig del av utvecklingen.

– Vår nya teknik tar atomkraftsmikroskopin som grundverktyg till en helt ny nivå när det gäller prestanda. Det öppnar för nya spännande funktioner och applikationer som man ännu inte har kunnat föreställa sig.

Eftersom kraft kan mätas detaljerat även på nano-newton-nivå, kan forskare skapa både extremt högupplösta bilder och kartor över ytegenskaper som styvhet, vidhäftning och mekanisk energiavledning.

Kartorna över ytegenskaper är särskilt användbara för bland andra materialforskare som utvecklar högpresterande nano-kompositmaterial. Även ingenjörer som arbetar med polymerer och nano-kompositmaterial kan enligt David Haviland få stor nytta av den nya tekniken.

– Det gäller särskilt forskning på nya material för energirelaterade tillämpningar, som batterier, bränsleceller eller solceller, eller biomaterial, metaller och halvledare, säger han.

Just nu jobbar gruppen vidare för att utöka mätteknikens användningsområden, bland annat genom att utforska organiska solcellers optiska egenskaper.

– Snart ska vi också lansera ett projekt för utveckling av mikroskoptekniken i vätska, så att den kan användas även till cellbiologiska tillämpningar.

– När man skapar något helt nytt tar det ofta tid för samhället att förstå hur den nya lösningen fungerar, och varför metoden är så mycket mer kraftfull än tidigare generationers teknik. Därför har vi lagt stor möda på att skriva pedagogiska artiklar som förklarar tekniken i detalj och tydliggöra möjligheterna, säger David Haviland.

För mer information kontakta David Haviland på 08-55 37 81 37, eller haviland@kth.se.

Katarina Ahlfort

Läs mer om produkten på bolagets hemsida

Läs "Interaction imaging with amplitude-dependence force spectroscopy" i Nature Communications här