Was ist ein Rastertunnelmikroskop?

Ein Raster -Tunneling -Mikroskop (STM) ist ein innovativer Mikroskoptyp, der anstatt das Licht wie herkömmliche optische Mikroskope zu verwenden, das Quantentunneln zwischen einer Probe und einer Sondenspitze verwendet, um die Oberfläche abzubilden.Die von einem STM erreichten Auflösungen können bis zu 0,1 nm laterale Auflösung und 0,01 nm Tiefenauflösung betragen.Dies ist einige Male höher als die Auflösungen, die mit den besten Elektronenmikroskopen erreicht werden können.

Ein STM kann in einer Vielzahl von Umgebungen funktionieren: Außer aus ultrahochem Vakuum arbeitet sie auch in Umgebungen, die mit Wasser, Luft usw. gesättigt sind. Dies macht das Mikroskop sehr flexibel.Die Oberfläche muss jedoch sehr sauber und die STM -Spitze sehr scharf sein, was zu praktischen Herausforderungen bei der Bildgebung führt.Das STM wurde 1981 von Gerd Binnig und Heinrich Rohrer entwickelt. 1986 gewannen sie einen Nobelpreis für Physik für ihre Arbeiten an STMS.

Eine STM -Spitze ist so scharf, dass sie nur aus einem einzigen Atom besteht.Wenn die Spitze langweilig ist und eher aus zwei Atomen als aus einer besteht, führt dies zu unscharfen Bildern.Die Herausforderung, ausreichend scharfe Spitzen zu schaffen, hat die Forscher dazu veranlasst, die Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren als STM -Spitzen zu untersuchen, da sie sehr starr und leicht zu produzieren sind.Die Spitze wird manchmal als Stift bezeichnet, und eine Platin-IRidium-Kombination gehört zu den am weitesten verbreiteten Spitzenmaterialien.In den frühesten Systemen wurden magnetische Levitationsschemata verwendet, obwohl heute federbasierte Systeme am beliebtesten sind.Kurz nachdem STMS allgemein bekannt geworden war, konnte ein Highschool -Schüler einen groben mit nur etwa 100 US -Dollar (USD) Materialien mit Materialien erstellen.Ein Oszilloskop wurde als bildgebender Bildschirm verwendet.

Die Spitze eines STM wird von einem Piezo oder einem piezoelektrischen Kristall geleitet, der sich als Reaktion auf ein elektrisches Feld auf kleine, aber sehr vorhersehbare Weise beugt.In einem STM wird die Spitze vollständig computergesteuert.