Qu'est-ce qu'un microscope à tunneling à balayage?

Un microscope à tunneling à balayage (STM) est un type de microscope innovant qui, au lieu d'utiliser de la lumière réfléchissante comme les microscopes optiques conventionnels, utilise un tunneling quantique entre un échantillon et une pointe de sonde pour image la surface.Les résolutions obtenues par un STM peuvent atteindre une résolution latérale de 0,1 nm et une résolution de profondeur de 0,01 nm.Ceci est quelques fois plus élevé que les résolutions réalisables en utilisant les meilleurs microscopes électroniques.

Un STM peut fonctionner dans une variété d'environnements: en plus du vide ultra élevé, il fonctionne également dans des environnements saturés d'eau, d'air, etc. Cela rend le microscope très flexible.Cependant, la surface doit être très propre et la pointe STM très nette, provoquant des défis pratiques en matière d'imagerie.Le STM a été développé par Gerd Binnig et Heinrich Rohrer en 1981. En 1986, ils ont remporté un prix Nobel de physique pour leur travail sur STMS.

Une pointe STM est si nette qu'elle ne se compose qu'un seul atome.Lorsque la pointe est terne et se compose de deux atomes plutôt que d'un, cela conduit à des images plus floues.Le défi de créer des conseils suffisamment pointus a conduit les chercheurs à explorer l'utilisation de nanotubes de carbone comme conseils STM, car ils sont très rigides et faciles à produire.La pointe est parfois appelée stylet, et une combinaison de platine-iridium est parmi les matériaux de pointe les plus utilisés.

Comme de nombreux autres microscopes, un amortissement avancé des vibrations est souvent nécessaire pour créer un STM utile.Dans les premiers systèmes, des schémas de lévitation magnétique ont été utilisés, bien qu'aujourd'hui les systèmes basés sur le printemps soient les plus populaires.Peu de temps après que STMS est devenu commune, un lycéen a pu créer un brut en utilisant seulement environ 100 dollars américains (USD) de matériel.Un oscilloscope a été utilisé comme écran d'imagerie.

La pointe d'un STM est guidée par un piézo ou un cristal piézoélectrique, qui se plie d'une manière petite mais très prévisible en réponse à un champ électrique.Dans un STM, le mouvement de la pointe est complètement contrôlé par ordinateur.