Scanning Probe Microscopy for fundamental studies in nanoscience

用于纳米科学基础研究的扫描探针显微镜

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2016-05033
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2019-01-01 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The atomic force microscope (AFM) is an ideal tool for Nanoscience, as it allows imaging, manipulation and characterization of individual nanometer sized objects. The long-term aim of my research program is to continue to gain a fundamental understanding of the structure-property relation of nanoscale systems with respect to information storage or processing by building on recent NSERC DG funded experimental breakthroughs and instrumentation developments. This research program provides a rich, interdisciplinary and world-class environment for the training of HQP and many potential socio-economic technology spin-offs.****We are planning on understanding the conductance and the mechanical properties of single molecular devices that could form the basis of future nanoelectronics using our two unique UHV AFM systems. We want to understand THE issue in molecular electronics: the role of contacts. The comparison of currently available experimental data with theoretical modeling is very difficult, as the atomic structure of the contact leads is of utmost importance, but usually not experimentally controlled. ****A further project is to understand how order and defects in organic molecular systems determines conductivity and opto-electronic properties. By pumping the sample with ~100 fs optical pulses we will generate excitons and ultimately free charges. By detecting the resulting electrostatic forces on the AFM tip we will achieve nm scale spatial resolution. In collaboration with specialists in optical and THz spectroscopy we will thus gain a deep understanding of light-matter interactions, charge separation and conductivity in organic systems.****We plan to use our cryogenic AFM to characterize the charging of semi-conducting and metallic quantum dots (QD). Our detailed quantitative understanding of the mechanically detected single electron signals allows us to extract the energy levels, density of states as well as coupling strengths of individual and coupled QD. We will test an exciting theoretical prediction that the coherence time T1 can be directly extracted from our AFM dissipation measurement! We also aim to observe the charge transfer due to a single molecule coupled to a QD, resulting in a shift of the experimentally observable energy levels and energy level alignment. By changing the coupling chemistry this will lead to a detailed understanding of organic contacts. ***Finally, we will continue our efforts to fundamentally understand how biological systems process information. We are in particular interested in understanding what determines the signal processing capabilities in neurons. We recently demonstrated that we could construct new, functioning neuronal connections. We can thus now experimentally control all the relevant parameters to understand a simple biological neuronal network with a view of implementing the lessons learned in engineered nanoelectronics systems.**
原子力显微镜 (AFM) 是纳米科学的理想工具,因为它可以对单个纳米尺寸的物体进行成像、操作和表征。我的研究计划的长期目标是通过最近 NSERC DG 资助的实验突破和仪器开发,继续获得对纳米级系统在信息存储或处理方面的结构-性能关系的基本了解。该研究项目为 HQP 和许多潜在的社会经济技术副产品的培训提供了丰富的、跨学科的、世界一流的环境。****我们计划了解单分子器件的电导和机械性能,这些器件可以使用我们两个独特的 UHV AFM 系统构成未来纳米电子学的基础。我们想要了解分子电子学中的问题:接触的作用。将当前可用的实验数据与理论模型进行比较非常困难,因为接触引线的原子结构至关重要,但通常不受实验控制。 ****另一个项目是了解有机分子系统中的有序和缺陷如何决定电导率和光电特性。通过用约 100 fs 光脉冲泵浦样品,我们将产生激子并最终产生自由电荷。通过检测 AFM 尖端产生的静电力,我们将实现纳米级空间分辨率。通过与光学和太赫兹光谱领域的专家合作,我们将深入了解有机系统中的光与物质相互作用、电荷分离和电导率。****我们计划使用我们的低温 AFM 来表征半导体和半导体的充电特性。金属量子点(QD)。我们对机械检测到的单电子信号的详细定量理解使我们能够提取单个和耦合量子点的能级、态密度以及耦合强度。我们将测试一个令人兴奋的理论预测,即相干时间 T1 可以直接从我们的 AFM 耗散测量中提取!我们还旨在观察由于单个分子耦合到量子点而导致的电荷转移,从而导致实验可观察到的能级和能级排列的变化。通过改变耦合化学,这将导致对有机接触的详细了解。 ***最后,我们将继续努力从根本上理解生物系统如何处理信息。我们特别感兴趣的是了解决定神经元信号处理能力的因素。我们最近证明我们可以构建新的、功能正常的神经元连接。因此,我们现在可以通过实验控制所有相关参数,以了解简单的生物神经元网络,以期应用在工程纳米电子系统中学到的经验教训。 **

项目成果

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Grutter, Peter其他文献

Rapid assembly of functional presynaptic boutons triggered by adhesive contacts.
由粘合接触触发的功能性突触前纽扣的快速组装。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009-10-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lucido, Anna Lisa;Suarez Sanchez, Fernando;Thostrup, Peter;Kwiatkowski, Adam V;Leal;Gopalakrishnan, Gopakumar;Liazoghli, Dalinda;Belkaid, Wiam;Lennox, R Bruce;Grutter, Peter;Garner, Craig C;Colman, David R
  • 通讯作者:
    Colman, David R
Dynamics of presynaptic protein recruitment induced by local presentation of artificial adhesive contacts.
由人工粘附接触的局部呈现引起的突触前蛋白募集的动态。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Suarez, Fernando;Thostrup, Peter;Colman, David;Grutter, Peter
  • 通讯作者:
    Grutter, Peter
Dynamics of presynaptic protein recruitment induced by local presentation of artificial adhesive contacts
人工粘附接触局部呈现诱导的突触前蛋白募集动态
  • DOI:
    10.1002/dneu.22037
  • 发表时间:
    2013-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Suarez, Fernando;Thostrup, Peter;Colman, David;Grutter, Peter
  • 通讯作者:
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Grutter, Peter的其他文献

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Scanning Probe Microscopy development and applications for time resolved structure-function studies
扫描探针显微镜的开发和时间分辨结构功能研究的应用
  • 批准号:
    RGPIN-2021-02666
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 5.39万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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扫描探针显微镜的开发和时间分辨结构功能研究的应用
  • 批准号:
    RGPIN-2021-02666
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    2022
  • 资助金额:
    $ 5.39万
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  • 批准号:
    556313-2020
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 5.39万
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  • 批准号:
    RGPIN-2021-02666
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    2021
  • 资助金额:
    $ 5.39万
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    RGPIN-2021-02666
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    556313-2020
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    2021
  • 资助金额:
    $ 5.39万
  • 项目类别:
    Alliance Grants
Scanning Probe Microscopy for fundamental studies in nanoscience
用于纳米科学基础研究的扫描探针显微镜
  • 批准号:
    RGPIN-2016-05033
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 5.39万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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  • 批准号:
    RGPIN-2016-05033
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    2020
  • 资助金额:
    $ 5.39万
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    556313-2020
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 5.39万
  • 项目类别:
    Alliance Grants
Canada-UK Quantum Technologies call: Scanning Probe Fabrication and Readout of Atomically Precise Silicon Quantum Technologies
加拿大-英国量子技术电话:扫描探针制造和原子精确硅量子技术的读出
  • 批准号:
    556313-2020
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 5.39万
  • 项目类别:
    Alliance Grants

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  • 批准号:
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    2022
  • 资助金额:
    $ 5.39万
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    10557917
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 5.39万
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了