ES2958057A1 - MICROSCOPE TO CARRY OUT TWISTRONICS AND SPINTRONICS STUDIES (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

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ES2958057A1 ES202230548A ES202230548A ES2958057A1 ES 2958057 A1 ES2958057 A1 ES 2958057A1 ES 202230548 A ES202230548 A ES 202230548A ES 202230548 A ES202230548 A ES 202230548A ES 2958057 A1 ES2958057 A1 ES 2958057A1
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ES
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twistronics
spintronics
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Piqueres Carlos Sabater
Alcaraz Patricia Ferrer
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Universidad de Alicante
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Universidad de Alicante
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    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/10STM [Scanning Tunnelling Microscopy] or apparatus therefor, e.g. STM probes
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Abstract

Microscope to carry out twistronics and spintronics studies, which can be used in studies of electronic topography, electronic transport at a fixed angle or electronic transport at a variable angle, which has the particularity of being made up of a central body that supports a carriage and is attached to a front support; a carriage, at the end of which a first electrode is anchored in a fixed sample holder, and which performs a unidirectional movement forward and backward; and a front support that comprises at least one second electrode in a second sample holder, so that the second electrode faces the first electrode, and where the front support may comprise means for controlling the rotation or movement of the second electrode; and where both sample holders are connected to a circuit that allows measuring the current and the electronic and spin transport that passes through the microscope. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

MICROSCOPIO PARA REALIZAR ESTUDIOS DE TWISTRÓNICA Y ESPINTRÓNICA MICROSCOPE TO CARRY OUT TWISTRONICS AND SPINTRONICS STUDIES

CAMPO DE LA INVENCIÓNFIELD OF THE INVENTION

La presente invención consiste en un microscopio cuya estructura y ensamblaje permite realizar estudios de twistrónica y espintrónica, y que concretamente permite el desarrollo de estudios de topografía electrónica, de estudios de transporte electrónico a ángulo fijo, y de estudios de transporte electrónico y de espín a ángulo variable. The present invention consists of a microscope whose structure and assembly allows twistronics and spintronics studies to be carried out, and which specifically allows the development of electronic topography studies, fixed angle electronic transport studies, and electronic transport and spin a studies. variable angle.

Esta invención se encuadra dentro de los diferentes tipos de equipos, sistemas y métodos destinados a realizar estudios y experimentos de nanoelectrónica. This invention falls within the different types of equipment, systems and methods intended for carrying out nanoelectronics studies and experiments.

ESTADO DE LA TÉCNICASTATE OF THE TECHNIQUE

Como es sabido dentro de este sector industrial, la espintrónica y la twistrónica son dos campos de investigación dentro de la nanoelectrónica. Se suele hablar de espintrónica como la ciencia que estudia tanto la carga del electrón como su espín; mientras que la twistrónica se define como la ciencia que estudia la electrónica en función del ángulo relativo entre dos láminas bidimensionales. El problema técnico al que nos enfrentamos es que hasta el momento no es conocido que estos campos hayan podido ser estudiados de manera conjunta. As is known within this industrial sector, spintronics and twistronics are two fields of research within nanoelectronics. Spintronics is often spoken of as the science that studies both the charge of the electron and its spin; while twistronics is defined as the science that studies electronics based on the relative angle between two two-dimensional sheets. The technical problem we face is that until now it is not known that these fields have been able to be studied together.

En este sentido, se conocen dispositivos electrónicos utilizados en el campo de la espintrónica, dispositivos con un alto potencial en el procesamiento y almacenamiento de información cuántica. Estos dispositivos, conocidos en este sector industrial como“spinswitch”(término técnico que es utilizado a lo largo de la presente memoria descriptiva), son aparatos capaces de bloquear o permitir el transporte de electrones polarizados en espín. Hasta la fecha se han estudiado múltiples formas despin-switchcontrolable bajo estímulos externos, como luz, campo magnético o campo eléctrico[[Ke, G., et al.(2020). Electrical and spin switches in single-molecule junctions. InfoMat, 2(1), 92-112.]].Sin embargo, no se conoce ningúnspin-switchque ajuste su conductancia eléctrica gracias a un giro mecánico. In this sense, electronic devices used in the field of spintronics are known, devices with a high potential in the processing and storage of quantum information. These devices, known in this industrial sector as “spinswitch” (technical term that is used throughout this descriptive report), are devices capable of blocking or allowing the transport of spin-polarized electrons. To date, multiple forms of spin-switch controllable under external stimuli, such as light, magnetic field or electric field, have been studied[[Ke, G., et al. (2020). Electrical and spin switches in single-molecule junctions. InfoMat, 2(1), 92-112.]].However, there is no known spin-switch that adjusts its electrical conductance thanks to a mechanical rotation.

Por otro lado, la twistrónica es un novedoso campo de estudio nacido recientemente, y aunque el término de twistrónica no esté asociado a una configuración específica entre los materiales bidimensionales, todos los estudios reportados hasta la fecha siguen una línea de investigación en la que se estudian sistemas basados en láminas superpuestas [[Jarillo,et al.(2020). Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices. Nature, 556(7699), 43-50]].Sin embargo, dicha configuración no permite realizar unspin-switch.On the other hand, twistronics is a new field of study born recently, and although the term twistronics is not associated with a specific configuration among two-dimensional materials, all the studies reported to date follow a line of research in which they are studied systems based on overlapping sheets [[Jarillo,et al.(2020). Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices. Nature, 556(7699), 43-50]].However, this configuration does not allow performing a spin-switch.

El uso de dispositivos para la tecnología STM (Scanning Tunnelling Microscopy)es conocida, y son instrumentos cuyo propósito de invención es obtener imágenes de topografía de la superficie de una muestra conductora, midiendo la corriente que fluye entre sus electrodos, cuando éstos se encuentran a una determinada distancia entre sí. Con este propósito uno de sus electrodos debe ser una punta atómicamente afilada, mientras que el otro debe ser una superficie enfrentada perpendicularmente a ésta. The use of devices for STM (Scanning Tunneling Microscopy) technology is known, and they are instruments whose purpose of invention is to obtain topography images of the surface of a conductive sample, measuring the current that flows between its electrodes, when they are at a certain distance from each other. For this purpose, one of its electrodes must be an atomically sharp point, while the other must be a surface facing perpendicular to it.

En este sentido, se conoce lo divulgado en el documento WO2017211991 donde se comenta la idea de enfrentar dos materiales bidimensionales por sus bordes y se describe teóricamente cómo medir el transporte electrónico en una nanoconstricción de grafeno mediante el uso de un STM-BJ (Scanning Tunnelling Microscope in break junction approach)también conocido con microscopio efecto túnel en configuración BJ. Sin embargo, en estos casos los electrodos son fijos, es decir, no tienen la capacidad de variar el ángulo. In this sense, what was disclosed in document WO2017211991 is known, where the idea of facing two two-dimensional materials at their edges is discussed and theoretically describes how to measure electronic transport in a graphene nanoconstriction through the use of an STM-BJ (Scanning Tunneling Microscope in break junction approach) also known as scanning tunneling microscope in BJ configuration. However, in these cases the electrodes are fixed, that is, they do not have the ability to vary the angle.

Para poder medir transporte electrónico en nanocontactos atómicos o moleculares, es conocida la utilización del STM-BJ cuyo funcionamiento está basado en formar y romper contactos atómicos o moleculares a partir de la colisión y separación de los electrodos de los que se compone el STM. En este caso, los electrodos son generalmente materiales conductores con la misma forma, dispuestos de tal manera que se produzca un punto de colapso lo más localizado posible. Esto permite generar una nanoconstricción atómica al separarse, a través de la cual medir el transporte electrónico del metal utilizado. Generalmente, los estudios de transporte electrónico a partir de esta técnica se realizan a partir de análisis estadísticos tras realizar miles de estos ciclos de unión y rotura. Aunque la técnica STM-BJ es conocida, sin embargo, los instrumentos de medida para generar contactos atómicos no están estandarizados y suelen ser manufacturados de manera casera en los laboratorios [[Lee,W., & Reddy, P.(2011). Creation of stable molecular junctions with a custom-designed scanning tunneling microscope. Nanotechnology, 22(48), 485703]].In order to measure electronic transport in atomic or molecular nanocontacts, the use of the STM-BJ is known, whose operation is based on forming and breaking atomic or molecular contacts from the collision and separation of the electrodes of which the STM is composed. In this case, the electrodes are generally conductive materials with the same shape, arranged in such a way as to produce a collapse point that is as localized as possible. This allows the generation of an atomic nanoconstriction upon separation, through which the electronic transport of the metal used can be measured. Generally, electronic transport studies using this technique are carried out based on statistical analysis after performing thousands of these bonding and breaking cycles. Although the STM-BJ technique is known, however, the measuring instruments to generate atomic contacts are not standardized and are usually manufactured at home in laboratories [[Lee,W., & Reddy, P.(2011). Creation of stable molecular junctions with a custom-designed scanning tunneling microscope. Nanotechnology, 22(48), 485703]].

El microscopio objeto de la presente invención, frente a estos antecedentes conocidos, es un instrumento que nos permite estudiar de manera conjunta los campos de la espintrónica y twistrónica, además de ofrecer la posibilidad de crear un dispositivo tipo spin-switch a partir de un giro mecánico entre dos láminas bidimensionales enfrentadas por sus bordes. The microscope object of the present invention, compared to this known background, is an instrument that allows us to jointly study the fields of spintronics and twistronics, in addition to offering the possibility of creating a spin-switch type device from a spin. mechanical between two two-dimensional sheets facing each other at their edges.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION

En la presente invención se define un microscopio cuya estructura y ensamblaje permite realizar estudios de transporte electrónico y de espín a ángulo variable, en adelante denominados como técnica Tw-STM-BJ (Twisted Scanning Tunneling Microscopyen configuraciónBreak-Junction).Además, permite realizar estudios de transporte electrónico a ángulo no variable, técnica comúnmente conocida como STM-BJ (Scanning Tunnelling Microscopyen configuraciónBreak-Junction).Por otro lado, también permite el desarrollo de estudios de topografía de superficie a nivel atómico, mediante la técnica de microscopía de barrido de efecto túnel, comúnmente conocida como STM (Scanning Tunnelling Microscopy).The present invention defines a microscope whose structure and assembly allows for electronic transport and spin studies at a variable angle, hereinafter referred to as the Tw-STM-BJ (Twisted Scanning Tunneling Microscopy in Break-Junction configuration) technique. In addition, it allows for studies to be carried out. electronic transport at a non-variable angle, a technique commonly known as STM-BJ (Scanning Tunneling Microscopy in Break-Junction configuration). On the other hand, it also allows the development of surface topography studies at the atomic level, using the scanning microscopy technique. tunneling effect, commonly known as STM (Scanning Tunneling Microscopy).

El objetivo de esta invención se basa en generar un microscopio controlado por un giro mecánico de los electrodos que la componen, es decir, se propone un dispositivo que está formado por dos electrodos bidimensionales, como por ejemplo el grafeno, enfrentados por los bordes. Es sabido que la conducción electrónica se debe a los orbitales de conducción s, p, d o f; donde ha de entenderse que un orbital es la región del espacio dentro de un átomo en la cual se tiene cierta probabilidad de encontrar un electrón, y donde esta región puede tener diferentes formas, habiéndose asociado una letra s,p,d o f, según su forma, siendo los s una región esférica y el resto de ellos con geometría lobular. En el caso del grafeno, la conducción electrónica se da a través de los orbitales pz lo que resulta en que el transporte electrónico sea mínimo o nulo cuando los bordes forman 90°, sea máximo cuando forman 0° y tenga un valor intermedio cuando los bordes de los electrodos tengan un ángulo relativo comprendido entre 0° y 90° (véase Figura 1). Dependiendo de los orbitales a través de los cuales se produce la conducción electrónica del sistema, el cambio de conductancia en función del ángulo se da de manera diferente, teniendo una estructura de bandas completamente distinta. Siempre que la conductancia no se deba exclusivamente a un orbital tipo s (de simetría esférica), existirá variación de la conductancia al cambiar el ángulo. Es decir, con esta disposición relativa entre los electrodos se podría ajustar la conducción electrónica del sistema. The objective of this invention is based on generating a microscope controlled by a mechanical rotation of the electrodes that compose it, that is, a device is proposed that is formed by two two-dimensional electrodes, such as graphene, facing each other at the edges. It is known that electronic conduction is due to the s, p, d or f conduction orbitals; where it must be understood that an orbital is the region of space within an atom in which there is a certain probability of finding an electron, and where this region can have different shapes, having been associated with a letter s,p,d or f, depending on its shape , the s being a spherical region and the rest of them with lobular geometry. In the case of graphene, electronic conduction occurs through the pz orbitals, which results in electronic transport being minimal or null when the edges are 90°, maximum when they are 0°, and having an intermediate value when the edges are 90°. of the electrodes have a relative angle between 0° and 90° (see Figure 1). Depending on the orbitals through which the electronic conduction of the system occurs, the change in conductance as a function of the angle occurs differently, having a completely different band structure. As long as the conductance is not exclusively due to an s-type orbital (with spherical symmetry), there will be a variation in the conductance when the angle changes. That is, with this relative arrangement between the electrodes, the electronic conduction of the system could be adjusted.

Introducir el transporte de espín en esta invención radica en inducir la conducción de espín único en los electrodos. Para poder convertir el electrodo en un conductor de espín único, se debe inyectar electrones con espín polarizado. Con este fin, se nanolitografía barras de materiales ferromagnéticos sobre la superficie del material bidimensional, que actúan de inyectores de espín al ser sometidas a una corriente. Para poder detectarlo se debe nanolitografiar unas barras metálicas que pueden ser de platino, cobre, oro o plata, a partir de las cuales se puede medir la diferencia de potencial generado y así medir el transporte de espín. Bajo estas condiciones y montando los electrodos sobre un sistema que permita la rotación de uno de ellos, se puede controlar el transporte de espín mediante el giro. De nuevo, los orbitales de conducción implicados harán que varíe de forma distinta. En el caso del grafeno, se puede permitir que el transporte de espín sea completo a ángulo relativo 0 y, por el contrario, se puede anular cuando el ángulo es de 90 grados (ver figura 1). Cualquier otro ángulo permitirá el ajuste del transporte, de igual manera que para la conducción electrónica. Introducing spin transport in this invention lies in inducing single spin conduction in the electrodes. In order to convert the electrode into a single spin conductor, spin polarized electrons must be injected. To this end, bars of ferromagnetic materials are nanolithography on the surface of the two-dimensional material, which act as spin injectors when subjected to a current. In order to detect it, metal bars that can be platinum, copper, gold or silver must be nanolithographed, from which the potential difference generated can be measured and thus spin transport can be measured. Under these conditions and by mounting the electrodes on a system that allows the rotation of one of them, spin transport can be controlled through rotation. Again, the conduction orbitals involved will cause it to vary differently. In the case of graphene, spin transport can be allowed to be complete at relative angle 0 and, conversely, can be nullified when the angle is 90 degrees (see figure 1). Any other angle will allow adjustment of the transport, in the same way as for electronic driving.

Como se ha indicado en el apartado anterior, no es conocido y/o sugerido que ningún dispositivo que permita desarrollar y estudiar estas dos tecnologías conjuntamente. Por este motivo, la presente invención presenta un microscopio con una estructura y ensamblaje que permite realizar estudios de twistrónica y espintrónica. As indicated in the previous section, it is not known and/or suggested that there is any device that allows the development and study of these two technologies together. For this reason, the present invention presents a microscope with a structure and assembly that allows twistronics and spintronics studies to be carried out.

Por otro lado, los dispositivos conocidos suelen estar fabricados con materiales con bajo coeficiente de dilatación térmica, ya que suelen estar sometidos a bajas temperaturas (como por ejemplo titanio). No obstante, muchos experimentos de electrónica molecular se realizan a condiciones ambiente, con lo cual carece de sentido utilizar materiales como titanio, entre otras cosas por su precio y difícil mecanización. En la presente invención se propone una estructura de microscopio que puede ser imprimible 3D para la manufactura del mismo, lo que es una ventaja frente a los microscopios no estandarizados que se han comentado en el apartado anterior del estado de la técnica. El uso de este método de fabricación permite el desarrollo del microscopio de manera fácil y rápida, además de resolver los problemas de mecanizado, estandarización y reproducibilidad de este tipo de instrumentos. En particular, aunque no pretende ser objeto de protección y no se pretende que sea limitante, se ha usado Ácido Poliláctico (PLA) como material termoplástico de manufactura, lo que hace que el microscopio sea económico y sostenible. En cualquier caso, podrían utilizarse otros materiales como el ABS, Nylon, metales o cualquier tipo de material termoplástico imprimible 3D. On the other hand, known devices are usually made of materials with a low coefficient of thermal expansion, since they are usually subjected to low temperatures (such as titanium). However, many molecular electronics experiments are carried out at ambient conditions, which makes it pointless to use materials such as titanium, among other things due to its price and difficult machining. In the present invention, a microscope structure is proposed that can be 3D printable for its manufacturing, which is an advantage over the non-standardized microscopes that have been discussed in the previous section of the state of the art. The use of this manufacturing method allows the development of the microscope easily and quickly, in addition to solving the problems of machining, standardization and reproducibility of this type of instruments. In particular, although it is not intended to be protected and is not intended to be limiting, Polylactic Acid (PLA) has been used as a thermoplastic manufacturing material, which makes the microscope economical and sustainable. In any case, other materials such as ABS, Nylon, metals or any type of 3D printable thermoplastic material could be used.

Entrando ya en un mayor grado de detalle del microscopio, el invento está constituido por una estructura ensamblada, lo que permite modificar la configuración de trabajo cambiando algunas piezas de forma mecánica, rápida y sencilla. La estructura básica del microscopio comprende: Going into a greater degree of detail of the microscope, the invention consists of an assembled structure, which allows modifying the working configuration by changing some parts mechanically, quickly and easily. The basic structure of the microscope includes:

una pieza o cuerpo central, que permite el ensamblaje mecánico del resto de piezas mediante varillas roscadas, y que da soporte y sujeción a un carro, a central piece or body, which allows the mechanical assembly of the rest of the pieces using threaded rods, and which provides support and fastening to a carriage,

un carro, en cuyo extremo se encuentra anclado un primer electrodo del microscopio; donde el carro se encuentra situado sobre unas piezopilas, las cuales están colocadas sobre el cuerpo y permiten que el carro realice un movimiento unidireccional hacia delante y hacia atrás; y donde en la parte inferior del carro posee un muelle anclado, que lo mantiene atraído hacia las piezopilas, a carriage, at the end of which a first electrode of the microscope is anchored; where the car is located on piezo batteries, which are placed on the body and allow the car to make a unidirectional movement forward and backward; and where at the bottom of the carriage it has an anchored spring, which keeps it attracted to the piezopiles,

un soporte frontal, que queda enfrentado al electrodo del carro, en donde se dispone al menos un segundo electrodo del microscopio, de modo que el segundo electrodo queda enfrentado al electrodo del carro, y donde el soporte frontal comprende unos medios de control de giro o movimiento del segundo electrodo, a front support, which faces the electrode of the carriage, where at least one second electrode of the microscope is arranged, so that the second electrode faces the electrode of the carriage, and where the front support comprises rotation control means or movement of the second electrode,

dos portamuestras, que permiten anclar y conectar ambos electrodos al microscopio y un circuito, donde estos dos electrodos son materiales conductores, semiconductores o aislantes topológicos, y se encuentran conectados al circuito del microscopio; y donde, de esta forma, cuando ambos electrodos se encuentran a una distancia túnel (distancia que permite el paso de corriente a través de ellos por efecto túnel) o en contacto atómico, el circuito del microscopio queda cerrado y se puede medir la corriente que atraviesa el dispositivo por medio de un dispositivo electrónico externo programable (como un PC), estando por tanto el circuito en conexión con el dispositivo electrónico; y donde el circuito comprende un voltaje bias o voltaje de polarización generado por una fuente de alimentación de bajo ruido electrónico; y un amplificador de corriente-voltaje conocidos como amplificadores I-V, que están formados por un amplificador operacional, preferentemente modulable en el rango de amplificación de 103 hasta 1012. two sample holders, which allow both electrodes to be anchored and connected to the microscope and a circuit, where these two electrodes are conductive materials, semiconductors or topological insulators, and are connected to the microscope circuit; and where, in this way, when both electrodes are at a tunnel distance (distance that allows current to pass through them by tunneling effect) or in atomic contact, the microscope circuit is closed and the current that can be measured can be measured. passes through the device by means of an external programmable electronic device (such as a PC), the circuit therefore being in connection with the electronic device; and wherein the circuit comprises a bias voltage or polarization voltage generated by a low electronic noise power supply; and a current-voltage amplifier known as I-V amplifiers, which are made up of an operational amplifier, preferably modulable in the amplification range of 103 to 1012.

Fijando más piezas en el carro o en el soporte frontal se consigue modificar la configuración para con el mismo microscopio se pueda desarrollar las tres técnicas distintas previamente indicadas, es decir, la técnica STM estándar, la cual se pueden obtener realizar imágenes de topografía en superficies eléctricamente conductoras; la técnica STM-BJ, con la que se puede medir el transporte electrónico; y la técnica Tw-STM-BJ, la cual permite estudiar el transporte electrónico y espintrónico de un sistema cuyos electrodos tienen la capacidad de rotar, y con la que se puede realizar unspin-switchcontrolado por un giro. By fixing more pieces on the carriage or on the front support, it is possible to modify the configuration so that with the same microscope the three different techniques previously indicated can be developed, that is, the standard STM technique, which can be obtained to perform topography images on surfaces. electrically conductive; the STM-BJ technique, with which electronic transport can be measured; and the Tw-STM-BJ technique, which allows studying the electronic and spintronic transport of a system whose electrodes have the capacity to rotate, and with which a spin-switch controlled by a turn can be carried out.

A partir de aquí, para realizar estudios de twistrónica mediante microscopía de efecto túnel con control del ángulo relativo entre electrodos (Tw-STM-BJ), se integra un motor en el soporte frontal de la estructura, motor que permite el movimiento rotatorio del segundo electrodo. En este caso se pueden utilizar tanto electrodos tridimensionales como materiales 2D, posicionados de tal manera que quedan enfrentados por su borde. Debido a la incorporación del motor en la estructura, se pueden realizar estudios de transporte electrónico y de espín para ángulo fijo o con variabilidad de ángulo. En esta configuración, es preferible poder utilizar un tipo de carro de alta estabilidad, ya que con esta técnica de unión rotura y giro se realizan percusiones atómicas. El carro posee una oquedad en la que se introduce una pieza cilíndrica de metal con una perforación roscada, que permite el anclaje de los portamuestras y/o electrodo. De esta forma, el carro en su movimiento lineal puede alejar o acercar el primer electrodo respecto de soporte frontal, y el soporte frontal puede gestionar el giro del segundo electrodo respecto del carro, permitiéndose de esta forma el desarrollo de la técnica Tw-STM-BJ, es decir, que el presente microscopio es el único capaz de medir el transporte electrónico y de espín en contactos atómicos bajo la rotación lateral de uno de sus electrodos. From here, to carry out twistronics studies using tunneling effect microscopy with control of the relative angle between electrodes (Tw-STM-BJ), a motor is integrated into the front support of the structure, a motor that allows the rotary movement of the second electrode. In this case, both three-dimensional electrodes and 2D materials can be used, positioned in such a way that they face each other on their edge. Due to the incorporation of the motor in the structure, electronic and spin transport studies can be carried out for fixed angle or with angle variability. In this configuration, it is preferable to be able to use a type of carriage with high stability, since with this break and twist connection technique atomic percussions are performed. The carriage has a cavity into which a cylindrical piece of metal with a threaded hole is inserted, which allows the anchoring of the sample holders and/or electrode. In this way, the carriage in its linear movement can move the first electrode further or further away from the front support, and the front support can manage the rotation of the second electrode with respect to the carriage, thus allowing the development of the Tw-STM technique. BJ, that is, the present microscope is the only one capable of measuring electronic and spin transport in atomic contacts under the lateral rotation of one of its electrodes.

En este punto y para entrar en un mayor detalle de esta tecnología, se entiende que es preciso explicar que de acuerdo con la ecuación de Landauer[[Landauer, R.(1957). Spatial variation of currents and fields due to localized scatterers in metallic conduction. IBM Journal of research and development, 1(3), 223-231.]],la conductancia total depende del número de canales de conducción involucrados en la unión, lo que está relacionado con el número de átomos que forman el enlace. Así, a mayor número de átomos, mayor será la conductancia de la unión. Históricamente se ha estudiado la conductancia en función del desplazamiento relativo de los electrodos que están en constante movimiento de indentación y retracción. Estas curvas de conductancia versus desplazamiento son denominadas trazas de conductancia y pueden ser tanto de ruptura como de formación. A medida que cambia la geometría del contacto, también lo hace la conductancia, aumentando o disminuyendo de forma escalonada. Cada salto de valor de conductancia se debe a un cambio abrupto en el número de átomos que forman la unión, lo que provoca el aumento, o disminución, del número de canales involucrados en el transporte de electrones. Por otro lado, las mesetas formadas entre saltos son valores que permanecen con una cierta pendiente en función de la distancia relativa entre los electrodos, lo que se conoce como "plateau” de conductancia. At this point and to go into greater detail about this technology, it is understood that it is necessary to explain that according to the Landauer equation[[Landauer, R.(1957). Spatial variation of currents and fields due to localized scatterers in metallic conduction. IBM Journal of research and development, 1(3), 223-231.]],total conductance depends on the number of conduction channels involved in the junction, which is related to the number of atoms that form the bond. Thus, the greater the number of atoms, the greater the conductance of the union. Historically, conductance has been studied as a function of the relative displacement of the electrodes that are in constant indentation and retraction movement. These conductance versus displacement curves are called conductance traces and can be either breakdown or formation. As the contact geometry changes, so does the conductance, increasing or decreasing in a stepwise manner. Each jump in conductance value is due to an abrupt change in the number of atoms that form the bond, which causes an increase, or decrease, in the number of channels involved in electron transport. On the other hand, the plateaus formed between jumps are values that remain with a certain slope depending on the relative distance between the electrodes, which is known as the "plateau" of conductance.

Generalmente, justo antes de la rotura total del contacto, la unión se establece por un solo átomo, permitiéndonos medir la conductancia electrónica de un único átomo. No obstante, la rotura puede producirse de diferentes maneras, por lo que, estos sistemas se estudian mediante análisis estadísticos tras la colecta de miles de trazas de conductancia. Estos análisis estadísticos se representan en forma de histogramas de conductancia para ruptura o formación, los cuales representan el número de veces que se obtiene un valor determinado de conductancia. En esta línea se describen las tres metodologías para realizar medidas y estudios de transporte electrónico en función del ángulo: Generally, just before complete breakdown of contact, the bond is established by a single atom, allowing us to measure the electronic conductance of a single atom. However, rupture can occur in different ways, which is why these systems are studied through statistical analysis after collecting thousands of conductance traces. These statistical analyzes are represented in the form of histograms of conductance for rupture or formation, which represent the number of times a given conductance value is obtained. This line describes the three methodologies to carry out measurements and studies of electronic transport depending on the angle:

Metodología 1: En base a la metodología histórica utilizada, el estudio del transporte electrónico en función del ángulo puede realizarse a través de la comparación de los histogramas de conductancia obtenidos para cada ángulo. Es decir, se realizaría una experiencia completa de miles de uniones y rupturas para cada ángulo, utilizando siempre el mismo número de trazas de conductancia para obtener los histogramas. Methodology 1: Based on the historical methodology used, the study of electronic transport as a function of angle can be carried out through the comparison of the conductance histograms obtained for each angle. That is, a complete experiment of thousands of junctions and breaks would be carried out for each angle, always using the same number of conductance traces to obtain the histograms.

Metodología 2: Una vez conocido el valor de conductancia típico de un único contacto atómico entre los electrodos para un ángulo determinado (tras haberlo caracterizado con la metodología 1), podemos realizar histogramas de conductancia en función del ángulo relativo entre los electrodos, realizando la unión atómica para cada ángulo determinado. Es decir, partiendo de los electrodos separados y con el ángulo relativo entre ellos seleccionado, se busca el contacto de un único átomo. Para cada cambio angular se deben separar los electrodos y volver a contactar en único átomo. En esta metodología no es necesario estar siempre en la misma unión atómica. Methodology 2: Once the typical conductance value of a single atomic contact between the electrodes for a given angle is known (after having characterized it with methodology 1), we can make conductance histograms based on the relative angle between the electrodes, making the union atomic for each given angle. That is, starting from the separated electrodes and with the relative angle between them selected, the contact of a single atom is sought. For each angular change, the electrodes must be separated and re-contacted as a single atom. In this methodology it is not necessary to always be in the same atomic union.

Metodología 3: En esta metodología partimos de un contacto atómico ya generado, pudiendo iniciar ahora la rotación durante las medidas de conductancia. Es decir, generamos mapas de conductancia versus a ángulo de giro relativo para un tipo de contacto específico. En nuestro caso ejemplo sería de un único átomo capturado entre dos nanoelectrodos. Con esta metodología, se pueden realizar histogramas de conductancias en función del ángulo relativo entre los electrodos. Methodology 3: In this methodology we start from an atomic contact already generated, and can now start the rotation during the conductance measurements. That is, we generate maps of conductance versus relative rotation angle for a specific type of contact. In our case, an example would be a single atom captured between two nanoelectrodes. With this methodology, histograms of conductances can be made based on the relative angle between the electrodes.

Para conseguir desarrollar el microscopio objeto de la presente invención y que éste pueda funcionar comospin-switchen una tecnología Tw-STM-BJ, se utiliza las metodologías 2 o 3 descritas anteriormente. Es decir, partiendo de un contacto atómico entre los electrodos, se gira uno de ellos (con separación previa de los electrodos o sin ella) de tal manera que, se puede ajustar el transporte de espín que atraviesa el sistema gracias al giro mecánico. En este caso, los electrodos del microscopio deben ser materiales 2D, que tengan orbitales de conducción cuyo solape entre láminas cambie al variar el ángulo, desde un valor máximo a nulo. A modo de ejemplo, podría ser grafeno o fosforenos, los cuales tienen conducción electrónica a través de sus orbitales p. Además, estos electrodos deben ser conductores de espín único bien por inducción o por ser aislantes topológicos (Quantum Spin Hall Insulators). Aquellos materiales que requieran la inducción de espín único, se les deben nanolitografiar bornes de un material que permita inyectar corriente polarizada. Al haber inducido un espín determinado en el borde de los electrodos, cuando se giran las láminas, se cambia la alineación de los orbitales, pudiendo cambiar el transporte de espín que atraviesa el sistema. In order to develop the microscope object of the present invention so that it can function as a spin-switch in a Tw-STM-BJ technology, methodologies 2 or 3 described above are used. That is, starting from an atomic contact between the electrodes, one of them is rotated (with or without prior separation of the electrodes) in such a way that the spin transport that crosses the system can be adjusted thanks to the mechanical rotation. In this case, the microscope electrodes must be 2D materials, which have conduction orbitals whose overlap between sheets changes as the angle varies, from a maximum value to zero. As an example, it could be graphene or phosphorenes, which have electronic conduction through their p orbitals. Furthermore, these electrodes must be single spin conductors either by induction or by being topological insulators (Quantum Spin Hall Insulators). Those materials that require single spin induction must have terminals nanolithographed from a material that allows polarized current to be injected. Having induced a certain spin at the edge of the electrodes, when the sheets are rotated, the alignment of the orbitals changes, potentially changing the spin transport that passes through the system.

Una vez los electrodos y material cumplen las características requeridas para poder realizar unspin-switch,se debe integrar en un método de medida de cuatro puntas para poder medir el transporte de espín. Los bornes nanolitografiados que actúen como detector pueden ser de platino y ferromagnéticos aquellos que hagan de inductor de espín. Once the electrodes and material meet the required characteristics to be able to perform a spin-switch, it must be integrated into a four-prong measurement method to be able to measure spin transport. The nanolithographed terminals that act as a detector can be made of platinum and those that act as a spin inductor can be ferromagnetic.

En cuanto a la técnica STM-BJ, la configuración es la misma que en la anterior, solo que el segundo electrodo es a ángulo fijo, por tanto, o bien se puede dejar el motor parado o bien se puede reemplazar el motor por una base fija en la que se pueda colocar y fijar el segundo el electrodo. As for the STM-BJ technique, the configuration is the same as in the previous one, only that the second electrode is at a fixed angle, therefore, either the motor can be left stopped or the motor can be replaced with a base fixed in which the second electrode can be placed and fixed.

En cuanto a la realización de estudios de efecto túnel estándar (STM), el primer portamuestras tiene forma de punta atómicamente afilada, mientras que el segundo es una superficie metálica enfrentada perpendicularmente a ésta. En este sentido, podemos reemplazar el motor por una base fija en la que se pueda colocar y fijar el segundo electrodo o, aprovechando la existencia del motor, se puede incorporar en él un portamuestras múltiple rotatorio accionado por el motor. Con esta última configuración, mediante el anclaje mecánico de varias muestras al portamuestras y conectándolas a un voltaje bias común, se puede cambiar de zona de trabajo o incluso cambiar de muestra de medida, con un simple giro de motor. En esta configuración el carro del microscopio, pieza que porta el primer electrodo, posee una oquedad en la que se introduce un piezotubo, el cual permite el movimiento del primer electrodo en las tres direcciones del espacio, y con esto el escaneo de la superficie del segundo electrodo. Regarding the performance of standard tunneling (STM) studies, the first sample holder is shaped like an atomically sharp tip, while the second is a metal surface facing perpendicular to it. In this sense, we can replace the motor with a fixed base on which the second electrode can be placed and fixed or, taking advantage of the existence of the motor, a multiple rotating sample holder driven by the motor can be incorporated into it. With this last configuration, by mechanically anchoring several samples to the sample holder and connecting them to a common bias voltage, you can change the working area or even change the measurement sample, with a simple turn of the motor. In this configuration, the microscope carriage, the piece that carries the first electrode, has a cavity in which a piezotube is inserted, which allows the movement of the first electrode in the three directions of space, and with this the scanning of the surface of the microscope. second electrode.

Teniendo en cuenta estos aspectos, el presente invento aporta una solución al problema de poder disponer de un aparato con el que se permite realizar estudios de twistrónica y espintrónica de forma combinada, siendo un aparato industrialmente fabricable con un fácil ensamblaje, lo cual permite obtener una amplia versatilidad ya que se puede cambiar de técnica de trabajo únicamente sustituyendo algunas de sus piezas de manera rápida y sencilla. Taking these aspects into account, the present invention provides a solution to the problem of having an apparatus with which it is possible to carry out twistronics and spintronics studies in a combined manner, being an industrially manufactured apparatus with easy assembly, which allows obtaining a wide versatility since you can change work technique only by replacing some of its parts quickly and easily.

Otra ventaja que aporta el presente invento, así como su metodología, es que no alteran su funcionalidad en presencia de campos magnéticos. Generalmente, los microscopios metálicos presentan impurezas magnéticas las cuales causan efectos de magneto-construcción, afectando así a las medidas de topografía o de transporte eléctrico/espín. Dado que este microscopio está compuesto por materiales poliméricos no existen dichos efectos de magneto-constricción sobre el instrumento; y, además permite que los estudios pueden realizarse en condiciones ambiente y/o a cualquier temperatura a menor coste que los dispositivos conocidos. Another advantage that the present invention provides, as well as its methodology, is that its functionality is not altered in the presence of magnetic fields. Generally, metal microscopes present magnetic impurities which cause magneto-construction effects, thus affecting topography or electrical/spin transport measurements. Since this microscope is composed of polymeric materials, there are no such magneto-constriction effects on the instrument; and, it also allows the studies to be carried out in ambient conditions and/or at any temperature at a lower cost than known devices.

Finalmente, otros aspectos ventajosos de la presente invención es que el microscopio permite ayudar a la generación degapsdinámicos, de ángulo fijo o variable, de proximidad túnel entre electrodos bidimensionales enfrentados y girados. Esto hace que este microscopio esté capacitado para ser utilizado en la secuenciación de ADN, RNA, proteínas, azúcares o biomateriales. Además, el hecho de que pueda realizar y estudiar el transporte electrónico en uniones atómicas torsionadas hace que sea potencialmente útil para el estudio destraintronica,que es la rama de la ciencia que estudia el comportamiento electrónico de los materiales cuando son sometidos a un esfuerzo o deformación. Finally, other advantageous aspects of the present invention is that the microscope helps to generate dynamic gaps, of fixed or variable angle, of tunnel proximity between facing and rotated two-dimensional electrodes. This makes this microscope capable of being used in the sequencing of DNA, RNA, proteins, sugars or biomaterials. Furthermore, the fact that it can perform and study electronic transport in twisted atomic junctions makes it potentially useful for the study of detraintronics, which is the branch of science that studies the electronic behavior of materials when they are subjected to stress or deformation. .

Se ha de tener en cuenta que, a lo largo de la descripción y las reivindicaciones, el término "comprende” y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas o elementos adicionales. It must be taken into account that, throughout the description and claims, the term "comprises" and its variants are not intended to exclude other technical characteristics or additional elements.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Con el objeto de completar la descripción y de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se presenta un juego de figuras y dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo se representa lo siguiente: In order to complete the description and to help a better understanding of the characteristics of the invention, a set of figures and drawings is presented where the following is represented, for illustrative and non-limiting purposes:

Figura 1.- Muestra en la parte izquierda (1.A) una ilustración de los resultados de dos electrodos de grafeno enfrentados en ángulo 0 grados. En la parte derecha (1.B) muestra una ilustración de los resultados de dos electrodos enfrentados mediante un ángulo relativo de 90 grados e interconectados por un único átomo de carbono. Figure 1.- Shows on the left side (1.A) an illustration of the results of two graphene electrodes facing each other at a 0 degree angle. The right side (1.B) shows an illustration of the results of two electrodes facing each other at a relative angle of 90 degrees and interconnected by a single carbon atom.

Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva isométrica de un ejemplo del microscopio objeto de la presente invención en configuración para desarrollar estudios Tw-STM-BJ. Figure 2.- Shows an isometric perspective view of an example of the microscope object of the present invention in configuration to develop Tw-STM-BJ studies.

Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva isométrica de un ejemplo del microscopio objeto de la presente invención en configuración para desarrollar estudios STM-BJ sin motor, y donde se ve un detalle ampliado del portamuestras fijo con el primer electrodo. Figure 3.- Shows an isometric perspective view of an example of the microscope object of the present invention in configuration to develop STM-BJ studies without a motor, and where an enlarged detail of the fixed sample holder with the first electrode is seen.

Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva isométrica de un ejemplo del microscopio objeto de la presente invención en configuración para desarrollar estudios STM, y donde se ve un detalle ampliado del portamuestras fijo con el primer electrodo. Figure 4.- Shows an isometric perspective view of an example of the microscope object of the present invention in configuration to develop STM studies, and where an enlarged detail of the fixed sample holder with the first electrode is seen.

Figura 5.- Muestra una ilustración de dos láminas bidimensionales puestas en los portamuestras del microscopio y conectadas al circuito de dos terminales que mide su transporte electrónico; donde este circuito está compuesto por una batería y un amplificador de corriente voltaje puestos en serie, estando el circuito en conexión con un dispositivo electrónico programable externo; y donde en uno de los portamuestras se puede observar la capacidad de giro de uno de los electrodos bidimensionales. Figure 5.- Shows an illustration of two two-dimensional sheets placed in the microscope sample holders and connected to the two-terminal circuit that measures their electronic transport; where this circuit is composed of a battery and a current-voltage amplifier placed in series, the circuit being in connection with an external programmable electronic device; and where in one of the sample holders you can observe the rotation capacity of one of the two-dimensional electrodes.

Figura 6.- Muestra un resultado experimental donde hay una comparación de histogramas de conductancia [G<0>] para los valores (C) de los electrodos de oro (Au) limpio obtenidos a partir del Tw-STM-BJ, para diferentes ángulos entre los electrodos y donde se señalan dichas posiciones de los electrodos. Figure 6.- Shows an experimental result where there is a comparison of the conductance histograms [G<0>] for the values (C) of the clean gold (Au) electrodes obtained from the Tw-STM-BJ, for different angles. between the electrodes and where said positions of the electrodes are indicated.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNOS MODOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓNDETAILED DESCRIPTION OF SOME MODES OF EMBODIMENT OF THE INVENTION

Tal y como se puede observar en el juego de figuras anterior, a continuación, se detallan unos posibles modos de realización del microscopio objeto de la invención. As can be seen in the previous set of figures, some possible embodiments of the microscope object of the invention are detailed below.

Concretamente, en la Fig.2 se muestra una realización del microscopio para la realización de estudios Tw-STM-BJ, es decir, estudios de transporte electrónico y de espín a ángulo variable. Para ello, el microscopio comprende: Specifically, Fig. 2 shows an embodiment of the microscope for carrying out Tw-STM-BJ studies, that is, electronic transport and spin studies at a variable angle. For this, the microscope includes:

una pieza o cuerpo central (1), que permite el ensamblaje mecánico del resto de piezas mediante varillas roscadas (14) y tuercas (13), y que da soporte y sujeción; a central piece or body (1), which allows the mechanical assembly of the rest of the pieces using threaded rods (14) and nuts (13), and which provides support and fastening;

un carro (2), en cuyo extremo se encuentra anclado un primer electrodo (3) del microscopio en un portamuestras fijo (11); donde el carro se encuentra situado sobre unas piezopilas (4), las cuales están colocadas sobre el cuerpo y permiten que el carro realice un movimiento unidireccional hacia delante y hacia atrás; y donde en la parte inferior del carro posee un muelle (5a) anclado al cuerpo a través de un fijador (5), que lo mantiene atraído hacia las piezopilas; y donde el carro comprende un vaciado pasante longitudinal donde introduce un tubo (12) de estabilidad y ensamblaje que afianza el movimiento unidireccional del carro; un soporte frontal (6), que queda enfrentado al electrodo del carro, en donde se dispone un segundo electrodo (7) del microscopio, de modo que el segundo electrodo queda enfrentado al electrodo del carro, y donde el soporte frontal comprende unos medios de control de giro o movimiento del segundo electrodo, concretamente comprende un motor de pasos (8) fijado al soporte frontal por medio de tornillos de sujeción (9), y donde el segundo electrodo (7) se dispone sobre un segundo portamuestras (10), que es un portamuestras de base rotatoria accionado por el motor; a carriage (2), at the end of which a first electrode (3) of the microscope is anchored to a fixed sample holder (11); where the car is located on some piezo batteries (4), which are placed on the body and allow the car to make a unidirectional movement forward and backward; and where in the lower part of the carriage it has a spring (5a) anchored to the body through a fixator (5), which keeps it attracted towards the piezocells; and where the carriage comprises a longitudinal through recess where it introduces a stability and assembly tube (12) that ensures the unidirectional movement of the carriage; a front support (6), which faces the electrode of the carriage, where a second electrode (7) of the microscope is arranged, so that the second electrode faces the electrode of the carriage, and where the front support comprises means of control of rotation or movement of the second electrode, specifically it comprises a stepper motor (8) fixed to the front support by means of fastening screws (9), and where the second electrode (7) is arranged on a second sample holder (10), which is a motor-driven rotary base sample holder;

y para mejorar el enfrentamiento entre electrodos y el movimiento del carro (2), entre el soporte frontal (6) y el cuerpo central (1) se puede disponer de unos separadores (15), de modo que el conjunto del microscopio permite disponer de unspin-switchconstituido por dos electrodos enfrentados por sus bordes, que puede bloquear, permitir o ajustar el transporte de electrones polarizados en espín a partir de un giro mecánico de al menos uno de sus electrodos. and to improve the confrontation between electrodes and the movement of the carriage (2), spacers (15) can be provided between the front support (6) and the central body (1), so that the microscope assembly allows for A spin-switch constituted by two electrodes facing each other at their edges, which can block, allow or adjust the transport of spin-polarized electrons from a mechanical rotation of at least one of its electrodes.

En la Fig.3 se muestra una realización del microscopio para desarrollar estudios STM-BJ convencional que comprende: Fig.3 shows an embodiment of the microscope to develop conventional STM-BJ studies that comprises:

una pieza o cuerpo central (1), que permite el ensamblaje mecánico del resto de piezas mediante varillas roscadas (14) y tuercas (13), y que da soporte y sujeción; a central piece or body (1), which allows the mechanical assembly of the rest of the pieces using threaded rods (14) and nuts (13), and which provides support and fastening;

un carro (2), en cuyo extremo se encuentra anclado un primer electrodo (3) del microscopio en un portamuestras fijo (11); donde el carro se encuentra situado sobre unas piezopilas (4), las cuales están colocadas sobre el cuerpo y permiten que el carro realice un movimiento unidireccional hacia delante y hacia atrás; y donde en la parte inferior del carro posee un muelle anclado al cuerpo a través de un fijador (5) y unas tuercas (13), que lo mantiene atraído hacia las piezopilas; y donde el carro comprende un vaciado pasante longitudinal donde introduce un tubo (12) de estabilidad y ensamblaje que afianza el movimiento unidireccional del carro; a carriage (2), at the end of which a first electrode (3) of the microscope is anchored to a fixed sample holder (11); where the car is located on some piezo batteries (4), which are placed on the body and allow the car to make a unidirectional movement forward and backward; and where in the lower part of the carriage it has a spring anchored to the body through a fixer (5) and some nuts (13), which keeps it attracted towards the piezocells; and where the carriage comprises a longitudinal through recess where it introduces a stability and assembly tube (12) that ensures the unidirectional movement of the carriage;

un soporte frontal (6), que queda enfrentado al electrodo del carro, en donde se dispone un segundo electrodo (7) del microscopio, de modo que el segundo electrodo queda enfrentado al electrodo del carro, y donde el segundo electrodo (7) está fijado en un segundo portamuestras (10) que es un portamuestras fijo, no requiriéndose en este caso un motor; de modo que el conjunto del microscopio permite estudiar el transporte electrónico del material que constituye los electrodos para ángulo fijo. a front support (6), which faces the electrode of the carriage, where a second electrode (7) of the microscope is arranged, so that the second electrode faces the electrode of the carriage, and where the second electrode (7) is fixed in a second sample holder (10) which is a fixed sample holder, in this case a motor is not required; so that the microscope assembly allows studying the electronic transport of the material that constitutes the fixed angle electrodes.

En la Fig.4 se muestra una realización del microscopio para desarrollar estudios STM que comprende: Fig.4 shows an embodiment of the microscope to develop STM studies that comprises:

una pieza o cuerpo central (1), que permite el ensamblaje mecánico del resto de piezas mediante varillas roscadas (14) y tuercas (13), y que da soporte y sujeción; a central piece or body (1), which allows the mechanical assembly of the rest of the pieces using threaded rods (14) and nuts (13), and which provides support and fastening;

un carro (2), en cuyo extremo se encuentra anclado un primer electrodo (3) con forma de punta atómicamente afilada anclada a su portamuestras fijo (11); donde el carro se encuentra situado sobre unas piezopilas (4), las cuales están colocadas sobre el cuerpo y permiten que el carro realice un movimiento unidireccional hacia delante y hacia atrás; y donde en la parte inferior del carro posee un muelle anclado al cuerpo a través de un fijador (5), que lo mantiene atraído hacia las piezopilas; y donde el carro comprende un vaciado pasante longitudinal donde introduce un tubo (12), que en este caso es un piezotubo, que permite el movimiento del electrodo en forma de punta en las 3 direcciones del espacio; a carriage (2), at the end of which a first electrode (3) is anchored in the shape of an atomically sharp tip anchored to its fixed sample holder (11); where the car is located on some piezo batteries (4), which are placed on the body and allow the car to make a unidirectional movement forward and backward; and where at the bottom of the carriage it has a spring anchored to the body through a fixator (5), which keeps it attracted to the piezocells; and where the carriage comprises a longitudinal through-hole where it introduces a tube (12), which in this case is a piezotube, which allows the movement of the tip-shaped electrode in the 3 directions of space;

un soporte frontal (6), que queda enfrentado al electrodo del carro, en donde se dispone de dos segundos electrodos (7) del microscopio, de modo que los segundos electrodos quedan enfrentados al electrodo del carro, y donde el soporte frontal comprende unos medios de control de giro o movimiento del segundo electrodo, concretamente comprende un motor de pasos (8) fijado al soporte frontal por medio de tornillos de sujeción (9), y donde los segundos electrodos (7) se disponen sobre un segundo portamuestras (10) de base rotatoria accionado por el motor, que es un portamuestras múltiple, y que en este caso es un portamuestras doble donde se disponen los dos segundos electrodos; y donde hay unos separadores (15) entre el soporte frontal (6) y el cuerpo central (1). a front support (6), which faces the electrode of the carriage, where there are two second electrodes (7) of the microscope, so that the second electrodes face the electrode of the carriage, and where the front support comprises means to control the rotation or movement of the second electrode, specifically it comprises a stepper motor (8) fixed to the front support by means of fastening screws (9), and where the second electrodes (7) are arranged on a second sample holder (10). with a rotating base driven by the motor, which is a multiple sample holder, and in this case it is a double sample holder where the two second electrodes are arranged; and where there are spacers (15) between the front support (6) and the central body (1).

La Figura 5 muestra de forma esquemática el circuito de funcionamiento del invento, donde se ilustran dos láminas bidimensionales colocadas en los portamuestras del microscopio, siguiendo las referencias numéricas anteriores, el portamuestras fijo (11) y el segundo portamuestras (10), conectadas a un circuito de dos terminales. Las láminas bidimensionales conforman respectivamente el primer electrodo (3) y el segundo electrodo (7). Ambos electrodos se encuentran conectados en serie a una fuente de alimentación eléctrica (16), como puede ser una batería, y un amplificador (17), ambos externos a la estructura del microscopio. Los cambios electrónicos que se producen en el sistema con el movimiento de los electrodos se miden a través del voltaje de salida del sistema (v.out) y se interpreta mediante un conversor de señal (18) (Digital Analog Converter-DAC)conectado a un PC/dispositivo electrónico programado para gestionar/representar estas lecturas, y donde se pueden obtener, por ejemplo, los resultados mostrados en la Fig.6 en un estudio Tw-STM-BJ. Figure 5 shows schematically the operating circuit of the invention, where two two-dimensional sheets placed in the sample holders of the microscope are illustrated, following the previous numerical references, the fixed sample holder (11) and the second sample holder (10), connected to a two terminal circuit. The two-dimensional sheets respectively form the first electrode (3) and the second electrode (7). Both electrodes are connected in series to an electrical power source (16), such as a battery, and an amplifier (17), both external to the microscope structure. The electronic changes that occur in the system with the movement of the electrodes are measured through the output voltage of the system (v.out) and are interpreted by a signal converter (18) (Digital Analog Converter-DAC) connected to a PC/electronic device programmed to manage/represent these readings, and where, for example, the results shown in Fig.6 can be obtained in a Tw-STM-BJ study.

Claims (13)

REIVINDICACIONES 1. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, que se caracteriza por que comprende:1. - Microscope to carry out twistronics and spintronics studies, which is characterized by the fact that it includes: una pieza o cuerpo central (1), que da soporte y sujeción a un carro (2), y queda unido a un soporte frontal (6);a central piece or body (1), which supports and fastens a carriage (2), and is attached to a front support (6); un carro (2), en cuyo extremo se encuentra anclado un primer electrodo (3) del microscopio en un portamuestras fijo (11); donde el carro se encuentra situado sobre unas piezopilas (4) las cuales están colocadas sobre el cuerpo y permiten que el carro realice un movimiento unidireccional hacia delante y hacia atrás; y donde en la parte inferior del carro posee un muelle (5a) que lo mantiene atraído hacia las piezopilas;a carriage (2), at the end of which a first electrode (3) of the microscope is anchored to a fixed sample holder (11); where the car is located on some piezo batteries (4) which are placed on the body and allow the car to make a unidirectional movement forward and backward; and where at the bottom of the carriage it has a spring (5a) that keeps it attracted to the piezopiles; un soporte frontal (6) que comprende al menos un segundo electrodo (7) del microscopio dispuesto sobre un segundo portamuestras (10), de modo que el segundo electrodo queda enfrentado por sus bordes al primer electrodo (3) del carro; ya front support (6) comprising at least one second electrode (7) of the microscope arranged on a second sample holder (10), so that the second electrode faces the first electrode (3) of the carriage on its edges; and donde ambos portamuestras (10,11) están conectados a un circuito que queda cerrado cuando ambos electrodos (3,7) se encuentran a una distancia túnel o en contacto atómico; y donde el citado circuito está en conexión con un dispositivo externo programado que mide la corriente y el transporte electrónico que atraviesa por el circuito del microscopio.where both sample holders (10,11) are connected to a circuit that is closed when both electrodes (3,7) are at a tunnel distance or in atomic contact; and where said circuit is in connection with an external programmed device that measures the current and electronic transport that passes through the microscope circuit. 2. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, según la reivindicación 1, donde en el soporte frontal (6) se fija un motor de pasos (8).2. - Microscope to carry out twistronics and spintronics studies, according to claim 1, where a stepper motor (8) is fixed to the front support (6). 3. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, según la reivindicación 1, donde el segundo electrodo (7) se dispone sobre un portamuestras (10) que es de base rotatoria.3. - Microscope to carry out twistronics and spintronics studies, according to claim 1, where the second electrode (7) is arranged on a sample holder (10) that has a rotating base. 4. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, según las reivindicaciones anteriores, donde el portamuestras (10) de base rotatoria es accionado por el motor de pasos (8).4. - Microscope to carry out twistronics and spintronics studies, according to the previous claims, where the sample holder (10) with a rotating base is driven by the stepper motor (8). 5. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, según la reivindicación 4, donde el portamuestras (10) es un portamuestras múltiple.5. - Microscope for performing twistronics and spintronics studies, according to claim 4, where the sample holder (10) is a multiple sample holder. 6. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, según la reivindicación 2, donde el soporte frontal (6) y el motor de pasos (8) quedan fijados por unos tornillos de sujeción (9).6. - Microscope to carry out twistronics and spintronics studies, according to claim 2, where the front support (6) and the stepper motor (8) are fixed by fixing screws (9). 7. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, según la reivindicación 1, donde el cuerpo central (1) y el soporte frontal (6) quedan unidos por medio de unas varillas roscadas (14).7. - Microscope to carry out twistronics and spintronics studies, according to claim 1, where the central body (1) and the front support (6) are joined by means of threaded rods (14). 8. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, según la reivindicación 1, donde el muelle (5a) queda anclado al cuerpo a través de un fijador (5) y unas tuercas (13).8. - Microscope to carry out twistronics and spintronics studies, according to claim 1, where the spring (5a) is anchored to the body through a fixator (5) and nuts (13). 9. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, según la reivindicación 1, donde el carro (2) comprende un vaciado pasante longitudinal donde se introduce un tubo (12).9. - Microscope to carry out twistronics and spintronics studies, according to claim 1, where the carriage (2) comprises a longitudinal through recess where a tube (12) is introduced. 10. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, según la reivindicación 1, que comprende unos separadores (15) que se ubican entre el soporte frontal (6) y el cuerpo central (1).10. - Microscope for carrying out twistronics and spintronics studies, according to claim 1, which comprises separators (15) that are located between the front support (6) and the central body (1). 11. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, según la reivindicación 1, donde los electrodos son materiales conductores, semiconductores o aislantes topológicos.11. - Microscope to carry out twistronics and spintronics studies, according to claim 1, where the electrodes are conductive materials, semiconductors or topological insulators. 12. - Microscopio para realizar estudios de twistrónica y espintrónica, según la reivindicación 1, donde el circuito comprende una fuente de alimentación eléctrica (16) y un amplificador (17) que están conectados en serie a ambos electrodos (3,7), y un conversor de señal (18) de salida conectado al dispositivo electrónico programado externo.12. - Microscope for performing twistronics and spintronics studies, according to claim 1, where the circuit comprises an electrical power source (16) and an amplifier (17) that are connected in series to both electrodes (3,7), and an output signal converter (18) connected to the external programmed electronic device. 13. - Uso de un microscopio como el definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 12 para estudios de electrónica molecular seleccionados de entre estudios de topografía electrónica, estudios de transporte electrónico a ángulo fijo, y estudios de transporte electrónico y de espín a ángulo variable.13. - Use of a microscope as defined in any of claims 1 - 12 for molecular electronics studies selected from among electronic topography studies, fixed angle electronic transport studies, and variable angle electronic transport and spin studies. .
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