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2024 article

Autonomous Scanning Tunneling Microscopy Imaging via Deep Learning

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Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Scanning tunneling microscopy (STM) is a powerful technique that provides the ability to manipulate and characterize individual atoms and molecules with atomic-level precision. However, the processes of scanning samples, operating the probe, and analyzing data are typically labor-intensive and subjective. Deep learning (DL) techniques have shown immense potential in automating complex tasks and solving high-dimensional problems. In this study, we developed an autonomous STM framework powered by DL to enable autonomous operations of the STM without human interventions. Our framework employs a convolutional neural network (CNN) for real-time evaluation of STM image quality, a U-net model for identifying bare surfaces, and a deep Q-learning network (DQN) agent for autonomous probe conditioning. Additionally, we integrated an object recognition model for the automated recognition of different adsorbates. This autonomous framework enables the acquisition of space-averaging information using STM techniques without compromising the high-resolution molecular imaging. We achieved measuring an area of approximately 1.9 μm 2 within 48 h of continuous measurement and automatedly generated the statistics on the molecular species present within the mesoscopic area. We demonstrate the high robustness of the framework by conducting measurements at the liquid nitrogen temperature (∼78 K). We envision that the integration of DL techniques and high-resolution microscopy will not only extend the functionality and capability of scanning probe microscopes but also accelerate the understanding and discovery of new materials.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Autonomous Scanning Tunneling Microscopy Imaging via Deep Learning
Date Crossref
09/10/2024
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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