हाथ एक स्कैनिंग एक 3 डी आभासी वास्तविकता इंटरफेस के साथ जांच माइक्रोस्कोप के माध्यम से एकल अणुओं के हेरफेर नियंत्रित

Summary

We demonstrate the precise manipulation of individual organic molecules on a metal surface with the tip of a scanning probe microscope driven in 3D by the experimenter’s hand using a motion capture system and fully immersive virtual reality goggles.

Abstract

भविष्य nanoscale प्रौद्योगिकी के कार्यात्मक इमारत ब्लॉकों के रूप में जैविक अणुओं को देखते हुए, कैसे की व्यवस्था है और एक नीचे अप दृष्टिकोण में इस तरह के निर्माण ब्लॉकों इकट्ठा करने का सवाल अभी भी खुला है। जांच स्कैनिंग माइक्रोस्कोप (एसपीएम) पसंद का एक उपकरण हो सकता है; हालांकि, एसपीएम आधारित हेरफेर हाल ही में जब तक दो आयामों (2 डी) तक ही सीमित था। एक अच्छी तरह से परिभाषित स्थिति पर एक अणु को एसपीएम टिप बंधन 3 डी अंतरिक्ष में नियंत्रित हेरफेर का एक अवसर खुल जाता है। दुर्भाग्य से, 3 डी हेरफेर ठेठ एक कंप्यूटर पर देखने और सृजन एसपीएम डेटा के 2 डी-प्रतिमान के साथ काफी हद तक असंगत है। सहज और कुशल हेरफेर के लिए हम इसलिए जोड़े को एक कम तापमान गैर संपर्क परमाणु बल / स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप (एलटी नेकां AFM / एसटीएम) एक प्रस्ताव पर कब्जा प्रणाली और पूरी तरह से immersive आभासी वास्तविकता काले चश्मे के लिए। इस सेटअप परमिट "हाथ नियंत्रित हेरफेर" (HCM), w, जिसमें एसपीएम टिप प्रयोगकर्ता के हाथ की गति के अनुसार ले जाया जाता हैटिप प्रक्षेप पथ के रूप में अच्छी तरह से एसपीएम जंक्शन की प्रतिक्रिया 3 डी में कल्पना कर रहे हैं Hile। हो ची मिन्ह जटिल हेरफेर प्रोटोकॉल के विकास के लिए मार्ग प्रशस्त, संभावित सतहों पर अणुओं के बीच अभिनय nanoscale बातचीत का एक बेहतर बुनियादी समझ के लिए अग्रणी। यहाँ हम सेटअप और कदम आभासी वास्तविकता के वातावरण में सफल हाथ-नियंत्रित आणविक हेरफेर प्राप्त करने की आवश्यकता का वर्णन है।

Introduction

^{3 –} कम तापमान गैर संपर्क परमाणु बल / स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप (एलटी नेकां AFM / एसटीएम, निम्नलिखित बस करार दिया एसपीएम) में अलग-अलग परमाणुओं या अणुओं ¹ की atomically सटीक हेरफेर के लिए पसंद का उपकरण है। एसपीएम आधारित हेरफेर आम तौर पर दो आयामों तक ही सीमित है और अचानक और अक्सर स्टोकेस्टिक हेरफेर घटनाओं (कूदता है) की एक श्रृंखला के होते हैं। यह अनिवार्य प्रक्रिया पर नियंत्रण की सीमा। ^{9 –} एक अच्छी तरह से परिभाषित परमाणु स्थिति में एक ही रासायनिक बंधन से प्रश्न में अणु से संपर्क करने के लिए एक दृष्टिकोण है कि इन सीमाओं को पार कर सकते हैं ⁴ की ओर जाता है। अपने हेरफेर के दौरान संपर्क अणु एसपीएम टिप से जुड़ा है, इसलिए है कि टिप का उचित विस्थापन से सभी तीन आयामों में अणु चलती संभव हो जाता है। यह विभिन्न जटिल हेरफेर 3 डी अंतरिक्ष में प्रदर्शन प्रक्रियाओं के लिए संभावना बनाता है। हालांकि संपर्क हेरफेर हाय हो सकता हैसतह या / और अन्य अणुओं उसके आसपास में है, जो कि सेना के लिए काफी बड़ी टिप-अणु संपर्क टूटना करने के लिए कर रहे हैं बना सकते हैं साथ छेड़छाड़ अणु की बातचीत से ndered। इसलिए एसपीएम टिप की एक विशेष 3 डी प्रक्षेपवक्र या एक सफल हेरफेर घटना में परिणाम नहीं हो सकता है। एक सवाल इस तरह कैसे प्रोटोकॉल है कि परिस्थितियों जब टिप-अणु बांड एक सीमित ताकत है में हेरफेर के सफल समापन के लिए नेतृत्व को परिभाषित करने के लिए है, जबकि अपने पर्यावरण के साथ छेड़छाड़ अणु की बातचीत एक प्राथमिकताओं अच्छी तरह से होती नहीं हैं उठता है।

यहां यह सवाल सबसे सहज तरीके से कल्पना में संपर्क किया है। प्रयोगकर्ता बस अपने हाथ ले जाकर ⁷ एसपीएम टिप के विस्थापन को नियंत्रित करने के लिए अनुमति दी है। यह एक वाणिज्यिक प्रस्ताव पर कब्जा करने के लिए प्रणाली एसपीएम युग्मन द्वारा हासिल की है, विनिर्देशों की जिनमें से कुछ नीचे दिए गए हैं। "हाथ नियंत्रित हेरफेर" (HCM) का लाभ टी में हैवह प्रयोगकर्ता की जल्दी से अलग हेरफेर प्रक्षेप पथ बाहर की कोशिश और उनकी विफलता या सफलता से सीखने की क्षमता।

हो ची मिन्ह सेटअप एक सबूत की सिद्धांत प्रयोग है जिसमें एक शब्द ( "Julich") AG पर PERYLENE-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride (PTCDA) अणुओं के एक बंद परत में stenciled गया था (संचालन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है 111), HCM ^{7 के} साथ 48 अणुओं, एक के बाद एक, हटाने। सतह cleaves अपनी आणविक हाइड्रोजन बांड जो monolayer ¹⁰ में अणुओं बाँध से एक अणु भारोत्तोलन। आमतौर पर वर्तमान आणविक बांड की कुल संख्या टिप की सबसे बाहरी परमाणु और PTCDA की एक कार्बोक्जिलिक ऑक्सीजन परमाणु जिसके द्वारा अणु से संपर्क किया है (चित्रा 1 देखें) के बीच एक रासायनिक बंधन की ताकत से अधिक है। यही कारण है कि टिप-अणु संपर्क का टूटना और हेरफेर प्रयास के निम्नलिखित विफलता के लिए नेतृत्व कर सकते हैं। प्रयोगकर्ता के कार्य determi करने के लिए इस प्रकार हैne एक टिप प्रक्षेपवक्र है कि विरोध आणविक बांड टूट जाता क्रमिक रूप से नहीं बल्कि एक साथ की तुलना में, इतना है कि कुल बल टिप-अणु संपर्क करने के लिए आवेदन कभी नहीं अपनी ताकत से अधिक है।

हालांकि वांछित प्रक्षेपवक्र सिद्धांत रूप में प्रेरित किया जा सकता है, आकार और प्रणाली की जटिलता के कारण आवश्यक सिमुलेशन समय की एक बेहद बड़ी राशि ले जाएगा शामिल किया गया। कि इसके विपरीत, HCM का उपयोग करते हुए यह संभव था 40 मिनट के बाद पहली अणु हटा दें। प्रयोग के अंत में निकासी पहले से ही बहुत कम समय है, जो सीखने की प्रक्रिया की प्रभावशीलता की पुष्टि लिया। इसके अतिरिक्त, सटीकता और HCM विधि की चंचलता रिवर्स हेरफेर के कार्य में इसका सबूत है जब एक अणु पड़ोसी स्थान से निकाला शून्य monolayer से दूसरे अणु के गलत हटाने के बाद छोड़ दिया बंद करने के लिए इस्तेमाल किया गया था।

गति पकड़ने दृष्टिकोण है, जबकि तेजी से और सहज ज्ञान युक्त किया जा रहा है,टिप-प्रक्षेपवक्र डेटा की पीढ़ी के लिए सीमित है। नई आणविक हेरफेर प्रोटोकॉल के आगे व्यवस्थित विकास के लिए यह वास्तविक समय में टिप प्रक्षेपवक्र डेटा को देखने के साथ ही पहले से उत्पन्न डेटा का विश्लेषण करने के लिए सक्षम होना करने के लिए भी उतना ही महत्वपूर्ण है। इसलिए, हो ची मिन्ह सेटअप की कार्यक्षमता को आभासी वास्तविकता काले चश्मे जो experimentalist डेटा 3 डी आभासी दृश्य जहां टिप प्रक्षेपवक्र वर्तमान (आई) द्वारा संवर्धित है में साजिश रची और आवृत्ति परिवर्तन देखने के लिए अनुमति जोड़कर काफी हद तक बढ़ाया है (Δf) मूल्यों मापा वास्तविक समय ⁸ में एसपीएम द्वारा (देखें नीचे)। इसके अलावा, आभासी वास्तविकता दृश्य चालाकी से अणु है कि एक दृश्य पैमाने संदर्भ के रूप में कार्य करता है के एक मॉडल का पता चलता है। इस प्रकार HCM आभासी वास्तविकता इंटरफेस ने बधाई सेटअप हेरफेर प्रक्षेपवक्र अंतरिक्ष के व्यवस्थित मानचित्रण और होनहार हेरफेर प्रोटोकॉल के लगातार शोधन के लिए उपयुक्त है। इसके अलावा इस प्रणाली को भी डी के बीच ज्ञान के हस्तांतरण की सुविधा है किifferent प्रयोगों। निम्नलिखित पैराग्राफ सेटअप का विवरण और अपनी विशिष्टताओं कि हेरफेर प्रयोगों के लिए प्रासंगिक हैं के कुछ दे।

प्रयोगों और एक तैयारी चैम्बर से मिलकर एक वाणिज्यिक एसपीएम एक विश्लेषण के चैम्बर के साथ 1 एक्स 10 ^-10 मिलीबार का एक आधार के दबाव में अति उच्च निर्वात (UHV) में प्रदर्शन कर रहे हैं। तैयारी कक्ष के साथ सुसज्जित है: AR ⁺ स्रोत नमूना sputtering के लिए इस्तेमाल किया, जोड़तोड़ के माध्यम से नमूना हस्तांतरण (अनुमति देता है हीटिंग और एक नमूने के ठंडा), कम ऊर्जा इलेक्ट्रॉन विवर्तन (LEED), एक स्वनिर्धारित Knudsen सेल PTCDA पाउडर युक्त (कश्मीर सेल) उच्च बनाने की क्रिया द्वारा शुद्ध। 12 एल की एक मात्रा और 46 घंटे का समय पकड़े, Lhe स्नान cryostat (5 एल, 72 घंटा), Besocke ¹¹ बीटल प्रकार एसपीएम एक कांटा ट्यूनिंग संवेदक ¹² (के साथ सुसज्जित _के साथ ₂ स्नान cryostat एल.एन.: विश्लेषण चैम्बर के साथ सुसज्जित है TFS) (एसटीएम ऑपरेशन के लिए एक विद्युत जुड़ा PtIr टिप के साथ एक क्वार्ट्ज ट्यूनिंग कांटा से मिलकर), कट और एक केंद्रित आयन बीम (मिथ्या) (चित्रा 2) द्वारा बढ़ाई जाती है।

चित्रा 2. ट्यूनिंग कांटा सेंसर। (क) संलग्न PtIr टिप के साथ एक वाणिज्यिक ट्यूनिंग कांटा सेंसर की छवि। (ख) PtIr टिप सर्वोच्च मिथ्या के साथ कटौती की SEM छवि। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

AFM आवृत्ति संग्राहक (एफएम) मोड ¹³ जहां TFS एक घबराहट पीजो साथ अनुनाद (एफ ₀ ≈ 31,080 हर्ट्ज) पर उत्साहित है से संचालित है। दोलन ट्यूनिंग कांटा के पीजोइलेक्ट्रिक संकेत प्रवर्धित और एक चरण बंद लूप (पीएलएल), जो TFS के दोलन निरंतर के आयाम रहता है और मैं के परिवर्तन पटरियों द्वारा प्रयोग किया जाता हैटीएस अनुनाद आवृत्ति, Δf = च – एफ _0, कि बल के टिप पर अभिनय की ढाल से निकलती है। के रूप में 3 चित्र में दिखाया एसपीएम टिप स्थिति 5 कश्मीर में voltages के द्वारा नियंत्रित किया जाता है (यू _x, यू _{वाई, जेड} यू) एक्स का एक सेट के लिए आवेदन किया, वाई, जेड-piezos (पीजो स्थिरांक: एक्स = 15, y = 16, जेड = 6 ए / वी)। यू _{एक्स, वाई} यू, यू _Z -voltages (20 बिट संकल्प पर ± 10 वी) एसपीएम इलेक्ट्रॉनिक्स outputs पर उत्पन्न कर रहे हैं। वे आगे ± 200 वी की एक अधिकतम उत्पादन में वोल्टेज है कि एक उच्च वोल्टेज (एचवी) एम्पलीफायर द्वारा परिलक्षित कर रहे हैं

चित्रा 3. HCM सेटअप के Schematics। की (नज़र रखी वस्तु) स्थिति यह है कि करने के लिए कई (अवरक्त) आईआर सूत्रों इसकी सतह पर स्थापित गति पकड़ने प्रणाली (एमसीएस) के दो अवरक्त कैमरों ने पता लगाया जाता है। TipControl इसलिएftware निर्देशांक (एक्स, वाई, जेड) एमसीएस से करने को पाता है और दूरदराज वोल्टेज स्रोत के लिए यह गुजरता (आर वी एस) जो voltages का एक सेट (वी _{एक्स, वाई} वी, वी _जेड) है कि voltages के साथ अभिव्यक्त कर रहे हैं (यू _एक्स उत्पन्न करता है , यू _{वाई, जेड} यू) एसपीएम टिप स्थिति के नियंत्रण के लिए एसपीएम इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा उत्पादन किया। जोड़ा वोल्टेज एक उच्च वोल्टेज (एचवी) एम्पलीफायर के माध्यम से गुजरता है और आगे एसपीएम टिप के पीजो-पोजिशनिंग सिस्टम को लागू किया जाता है। जब एसपीएम राय (एफबी) पाश खुला है सेटअप टिप स्थिति के मैनुअल नियंत्रण की अनुमति देता है। टिप के (एक्स, वाई, जेड) की स्थिति के साथ-साथ मैं (एक्स, वाई, जेड) और Δf (एक्स, वाई, जेड) VRinterface सॉफ्टवेयर है कि यह 3 डी आभासी दृश्य ऑपरेटर द्वारा देखा में भूखंडों के लिए पारित कर रहे हैं सिर पर चढ़कर प्रदर्शन (HMD) पहने हुए है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

टनलिंग वर्तमान कि एसपीएम टिप और बीच बहतीसतह एक चर लाभ यह है कि 1 एक्स 10 ⁹ वी / ए में से 1 एक्स 10 ³ पर्वतमाला के साथ एक transimpedance एम्पलीफायर से मापा जाता है (लाभ 1 पर बैंडविड्थ x 10 ⁹ वी / ए 1 kHz है)। एम्पलीफायर के उत्पादन लगातार चालू स्कैनिंग मोड में सतह से ऊपर टिप ऊंचाई को विनियमित करने के लिए एसटीएम राय (एफबी) पाश में खिलाया है। जंक्शन (TFS दोलन के साथ बंद कर दिया) की स्थिरता को 1-3 बजे है। TFS के पीजोइलेक्ट्रिक दोलन संकेत दो चरणों में परिलक्षित होता है: (1) preamplifier एल.एन. ₂ ढाल करने के लिए तय (लाभ 1 एक्स 10 ⁸ वी / ए, बैंडविड्थ 20 किलोहर्ट्ज़), और (2) 1 से चर लाभ के साथ बाहरी वोल्टेज एम्पलीफायर एक्स 10 ^{1 से} 5 एक्स 10 ⁴ और 1 मेगाहर्ट्ज के एक बैंडविड्थ।

प्रदर्शन (HMD) मुहिम शुरू की गति पकड़ने प्रणाली (एमसीएस), दूर से चलाया मल्टीचैनल वोल्टेज स्रोत (आर वी एस), संक्षेप एम्पलीफायर और आभासी वास्तविकता सिर: HCM प्रयोगों के लिए, एसपीएम सेटअप के साथ बढ़ाया है। summi छोड़कर सूचीबद्ध उपकरणों के सभीएनजी एम्पलीफायर व्यावसायिक रूप से हासिल किया गया।

एमएससी एक अवरक्त (आईआर) मार्कर ट्रैकिंग प्रणाली 100 हर्ट्ज की दर से स्थानिक विस्थापन के मिलीमीटर संकल्प की अनुमति देता है। प्रणाली दो आईआर कैमरों के होते हैं, एक trackable वस्तु (के लिए) और नियंत्रण सॉफ्टवेयर। एमसीएस सॉफ्टवेयर अपने छवियों दो कैमरों द्वारा प्राप्त विश्लेषण करके एक्स, वाई, 3 डी अंतरिक्ष में के जेड निर्देशांक प्राप्त करता है। एमसीएस कि एक अलग सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में के निर्देशांक के उपयोग की अनुमति देता है एक प्रोग्रामिंग पुस्तकालय प्रदान करता है।

के निर्देशांक (एक्स _{के लिए,} Y, Z _{करने के लिए)} एक कस्टम विकसित सॉफ्टवेयर प्रोग्राम "TipControl" करने के लिए पारित कर रहे हैं। चित्रा 4 ग्राफिकल यूजर इंटरफेस के एक स्क्रीनशॉट से पता चलता है। सॉफ्टवेयर विंडो में "शुरू" बटन से सक्रिय है। सक्रियण के बाद (τ = 0) सॉफ्टवेयर सेट सभी वी _एक्स -, वी _वाई -, वी _जेड वोल्टेज रेंज ± 10 वी 16 में आर वी एस पर -voltages (बिट संकल्प, वोल्टेज कदम प्रति 50 मिसे विलंबता) निम्नलिखित अभिव्यक्ति के अनुसार आदि, जहां सी _{एक्स,} सी _{वाई, जेड} सी कारक है कि एसपीएम टिप के 1 एक विस्थापन में के विस्थापन का 5 सेमी परिवर्तित कर रहे हैं। कारकों पी _एक्स (टी), पी _वाई (टी), पी _जेड (टी) एक्स की स्थिति से परिभाषित मूल्यों है, वाई, जेड सॉफ्टवेयर विंडो में चेक बॉक्स। बॉक्स तो इसी पी (टी) की जाँच की जाती है तो 1 पर सेट है सभी पी (टी) इस समय 0 पर सेट कर रहे हैं जब "ठहराव" बटन सॉफ्टवेयर विंडो में दबाया जाता है। यही कारण है कि ऑपरेटर अस्थायी रूप से करने के लिए टिप की स्थिति "फ्रीज" की अनुमति देता है। सॉफ्टवेयर विंडो में "सभी पुनर्स्थापित" बटन दबाने सेट वी _एक्स -, वी _वाई -, वी _जेड शून्य है जो अपनी प्रारंभिक एसपीएम सॉफ्टवेयर द्वारा परिभाषित करने की स्थिति में टिप रिटर्न के लिए -voltages। पाठ क्षेत्र "आर वी एस करने के लिए मैन्युअल कमांड" सॉफ्टवेयर विंडो सीए में , वी _वाई – – एन के वी _एक्स किसी भी स्थापित करने के लिए इस्तेमाल किया जा, वी _वाई – -, वी _जेड ± 10 वी वी _एक्स की अनुमति सीमा में किसी भी मूल्य पर -voltages, वी आर वी एस _जेड जोड़ रहे हैं द्वारा उत्पन्न -voltages यू करने के लिए _एक्स -, यू _वाई -, एक संक्षेप एम्पलीफायर के माध्यम से एसपीएम इलेक्ट्रॉनिक्स के यू _Z आउटपुट वोल्टेज संकेतों (1 लाभ, बैंडविड्थ 50 किलोहर्ट्ज़, उत्पादन रेंज ± 10 वी)।

चित्रा 4. इंटरफ़ेस खिड़की का स्क्रीनशॉट। दो संकेतक एमसीएस और आर वी एस सिस्टम के साथ कनेक्शन की स्थिति दिखा रहे हैं। चेक बॉक्स का चयन किया स्थानिक axes साथ हाथ-नियंत्रण को सक्रिय करने के लिए उपयोग किया जाता है। "शुरू" बटन योजना चित्र में दिखाया गया के अनुसार एमसीएस, TipControl और आर वी एस के बीच डाटा प्रवाह शुरू की 3। बटन "रोकें" डाटा प्रवाह बंद हो जाता है। बटन "रीसेट सभी" सभी आर वी एस सेट शून्य करने के लिए voltages।= "Https://www.jove.com/files/ftp_upload/54506/54506fig4large.jpg" लक्ष्य = "_blank"> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

प्रयोगात्मक डेटा के दृश्य के लिए (टिप प्रक्षेपवक्र, मैं Δf) एक सिर पर चढ़कर प्रदर्शन (HMD) का इस्तेमाल किया जाता है। HMD एक त्रिविम दृश्य (- प्रत्येक आंख के लिए एक आधा, 75 हर्ट्ज पर 1920 x 1080 पिक्सल एचडी डिस्प्ले विभाजन) प्रदान करता है। एक समर्पित आईआर कैमरा 3 डी अंतरिक्ष में स्थिति और HMD के उन्मुखीकरण आईआर एल ई डी HMD की सतह पर तय का उपयोग कर पटरियों। HMD ट्रैकिंग सिस्टम ऑपरेटर उनके सिर के एक मोड़ या बस अपने शरीर को ले जाकर 3 डी आभासी वास्तविकता दृश्य के अंदर दृश्य बदलने के लिए अनुमति देता है।

कस्टम लिखा सॉफ्टवेयर "VRinterface" दोनों एसपीएम और एमसीएस से डेटा एकत्र करता है, ओपन का उपयोग कर 3 डी दृश्य में यह renders और HMDs सॉफ्टवेयर डेवलपमेंट किट (SDK) की मदद से HMD में यह प्रदर्शित करता है। VRinterface से सीधे वास्तविक एक्स, टिप के y-, जेड निर्देशांक retrievesटिप सॉफ्टवेयर (कुछ मिलीसेकंड विलंबता), जबकि मैं और Δf संकेतों एसपीएम इलेक्ट्रॉनिक्स (विलंबता ≈ 250 मिसे) के आउटपुट से सीधे पढ़ रहे हैं। चित्रा 5 के रूप में हो ची मिन्ह के दौरान HMD पहने ऑपरेटर द्वारा देखा 3 डी आभासी दृश्य के एक स्क्रीनशॉट से पता चलता है। 3 डी आभासी दृश्य के अंदर टिप शीर्ष एक सफेद क्षेत्र के रूप में प्रदान की गई है। दर्ज की नोक प्रक्षेप पथ का रंग या तो लॉग (मैं (एक्स, वाई, जेड)) या Δf (एक्स, वाई, जेड) के मूल्यों को दर्शाता है। लॉग के बीच (मैं (एक्स, वाई, जेड)) या Δf (एक्स, वाई, जेड) रंग मोड स्विचिंग एक बटन के प्रेस द्वारा किया जाता है। एक और बटन रिकॉर्डिंग (और प्रदर्शित) प्रयोगात्मक टिप प्रक्षेपवक्र डेटा की शुरू की। जब फिर से दबाया बटन रिकॉर्डिंग बंद हो जाता है। आभासी दृश्य भी एक स्थिर PTCDA अणु जो हेरफेर के दौरान एक दृश्य सहायता के रूप में प्रयोग किया जाता है पता चलता है। ऑपरेटर मैन्युअल अपनी अभिविन्यास संरेखित एक कीबोर्ड पर बटन का उपयोग करके सतह पर असली अणु के उन्मुखीकरण फिट करने के लिए।

सावधानी: क्योंकि सिर टीHMD की चालाकी आईआर एल ई डी पर निर्भर करता है, यह एमसीएस के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं, क्योंकि यह भी करने के लिए की स्थिति को ट्रैक करने के लिए आईआर प्रकाश का उपयोग करता है। इसलिए एमसीएस द्वारा मान्यता प्राप्त एक अद्वितीय आकार के लिए है। यह मदद करता है एमसीएस संकेतों कि करने के लिए और HMD की आईआर एल ई डी से आने वाले लोगों से आते हैं के बीच भेदभाव करने के लिए।

चित्रा 5. एस 3 डी आभासी दृश्य के creenshot HCM दौरान HMD में ऑपरेटर के लिए प्रदर्शन किया। सफेद क्षेत्रों की एक सेट रूपों एक मॉडल एजी (111) सतह। मॉडल सतह के अभिविन्यास जरूरी नमूने के उन्मुखीकरण के साथ मेल नहीं हो सकता। PTCDA अणु का एक मॉडल मॉडल सतह से ऊपर रखा गया है। सी, हे, PTCDA के एच परमाणुओं, काले, लाल और सफेद में क्रमश दिखाए जाते हैं। मॉडल अणु की सुविधा दिगंशीय उन्मुखीकरण के प्रयोजन के लिए वास्तविक अणु चुना के उन्मुखीकरण फिट करने के लिए समायोजित किया जा सकताहेरफेर के लिए। टिप स्थिति एक सफेद क्षेत्र के सबसे बाहरी टिप शीर्ष परमाणु प्रतिनिधित्व द्वारा चिह्नित है। वास्तविक समय मैं (एक्स, वाई, जेड) और Δf (एक्स, वाई, जेड) के आंकड़ों बार टिप के बगल में रखा संकेतक के रूप में प्रदर्शित कर रहे हैं। या तो लॉग (मैं (एक्स, वाई, जेड)) या Δf (एक्स, वाई, जेड) इसी पथ के पदों पर मापा मूल्यों पहले के रूप में अच्छी तरह से दर्ज रूप में वर्तमान में मार डाला जोड़तोड़ 3 डी प्रक्षेप पथ जिसका रंग का प्रतिनिधित्व के रूप में प्रदर्शित कर रहे हैं। चित्रा प्रक्षेप पथ कि लॉग (मैं (एक्स, वाई, जेड)) संकेत के साथ रंग दिखाता है। रंग विपरीत लॉग (मैं (एक्स, वाई, जेड)) और Δf (एक्स, वाई, जेड) एक बटन के प्रेस द्वारा मोड के बीच स्विच किया जा सकता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Protocol

सावधानी: PTCDA त्वचा या आंखों के लिए परेशान हो सकता है और इसलिए उचित दस्ताने का उपयोग सावधानी से नियंत्रित किया जाना चाहिए। उचित सुरक्षा ब्रोशर से परामर्श करें। क्रायोजेनिक तरल पदार्थ या त्वचा पर प्रभाव एक थर्म?…

Representative Results

नोट: यह हिस्सा 7.8 में प्रकाशित काम दिखाता है। एक परत से बाहर PTCDA / एजी (111) उठाने की समस्या के लिए हो ची मिन्ह लागू है, हम क्रमिक रूप से व्यक्तिगत अणुओं (9 चित्रा…

Discussion

अन्य एसपीएम आधारित विधियों की तरह, आणविक हेरफेर इस पत्र में वर्णित प्रयोगों भी एसपीएम टिप के गुणों पर कुछ हद तक निर्भर करते हैं। टिप सर्वोच्च संरचना (जो पूरी तरह से नियंत्रित नहीं किया जा सकता है) टिप-अण…

Materials

LN2			caution: cryogenic liquid
LHe			caution: cryogenic liquid
PTCDA			caution: irritating substance
Knudsen cell (K-cell)			custom
ErLEED	Specs		used with power supply ErLEED 1000A
combient LT NC-AFM/STM	Createc
qPlus sensor	Createc		TFS
preamplifier	Createc		amplifier for tuning forc signal fixed to LN2 shield (stage 1)
Low-Noise Voltage Preamplifier	Standford Research System	SR560	external amplifier for tuning forc 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