2017年11月25日下午,支点学社邀请到了物理学院李绍春教授参加学术沙龙活动,同时带来了有关扫描隧道显微镜以及其课题组的报告。我们以一场茶话会的方式为同学们与老师之间建立了交流平台,也让我们更好了解李教授的工作与科研成果。
沙龙伊始,李教授以盲人摸象依靠感觉描述世界为例子,向我们讲述了其实在原子层面上其实也像盲人摸象一样,我们无法看到,只能通过感觉表面的变化进行想象,而这种感受表面的方式就是扫描隧道显微镜(STM)。并分别向我们展示了壁虎的爪子以及人体在不同尺度下的表象,为我们生动形象的展示了不同尺度下的物体状态,同时利用地球(~108)-足球(~10-1)-C60分子(~10-10)进行类比,让我们更好理解纳米的概念。
接下来,李教授为我们介绍了纳米技术与纳米科学的区别。首先介绍了16-18世纪的大马士革刀是因为其表面分布了碳纳米管与碳纳米线才使其变的锋利耐用,而这并不是当时人们了解到的科学技术.
在1959年费曼预言了纳米科学的存在,与此同时观测技术也得到了改进:显微技术已经从光学显微变成了透射电子显微镜(TEM)。在1982年,第一台轨道扫描显微镜(STM)问世,不久之后的扫描探针显微镜(SPM)的诞生标志着纳米探测可以实现。之后,李教授为我们介绍了对于表面原子性质以及电子性质的研究。首先为我们简单介绍了材料的表面原子重构,并为我们展示了Si(1,1,1)的7×7的表面结构,接下来介绍了表面原子操作以及其对表面电子气的影响。随后他介绍了几项国际知名的工作:例如多米诺骨牌式逻辑电路、分子马达、对于二氧化钛中氧空位活性位置的测定、对于太阳能电池中染料分子最佳位置的测定。
李教授补充说道,拓扑绝缘体中为了得到更精细的能量分布和空间分辨率,其材料更适合使用STM进行测量,随后他通过单层材料的实验结果详细地介绍了这一工作。李教授旁征博引的渊博知识引发了在场同学极大的兴趣。
最后,李教授通过一个用原子操作拍摄的微视频以及一张关于显微探测的漫画结束了这次报告。
在接下来的提问环节中,李教授对于扫描探针的制备以及要求进行了回答,并且对于自旋分辨、扫描时间、扫描材料要求、原子力显微镜(AFM)与STM的区别等问题进行了补充说明。
在同学问到实验室的价值时,李教授告诉我们其实实验室就是本科的教室一样,在学习到了相应的实验室操作技巧以后还是需要我们的脑力创造才能得到我们想要的结果。并通过准晶的发现告诉我们,在科研中是具有不可预见性的,而这正是科研的乐趣,所以我们在科研过程中要坚持下去,不要迷失,不要放弃。现场有一位同学问道,李老师,您有没有经历过失败的实验结果。李老师自信地回答到,我没有遇到失败的结果,在实验的过程中,肯定会遇到跟之前设想不一样的结果,但是这并不代表是失败,只要能够认真细致地分析已有的结果,肯定能够发现意想不到的知识,这也正是科学的魅力所在。
活动的最后,李教授带领同学们参观了他的实验室,并为同学们详细的介绍实验装置的作用以及实验的操作方法,使同学们对于扫描隧道显微镜以及相关的科学研究有了进一步的了解。
最后向大家展示一只触摸微观世界的“手”,这只“手”结合了分子外延法制备薄膜的仪器(MBE)和扫描隧道显微镜(STM)。目前,李绍春老师的实验室已经有了一双这样的“手”~
感谢李教授为我们带来一场精彩的学术沙龙活动!