Cos'è un microscopio a tunneling a scansione?

Un microscopio a tunneling a scansione (STM) è un tipo innovativo di microscopio che, invece di utilizzare la luce riflettica come i microscopi ottici convenzionali, utilizza il tunneling quantico tra un campione e una punta della sonda per immaginare la superficie.Le risoluzioni ottenute da una STM possono arrivare a una risoluzione laterale di 0,1 nm e una risoluzione di profondità di 0,01 nm.Questo è alcune volte superiore alle risoluzioni realizzabili utilizzando i migliori microscopi elettronici.

Una STM può funzionare in una varietà di ambienti: oltre a un vuoto ultra alto, funziona anche in ambienti saturi di acqua, aria, ecc. Questo rende il microscopio molto flessibile.Tuttavia, la superficie deve essere molto pulita e la punta STM è molto acuta, causando sfide pratiche nell'imaging.La STM è stata sviluppata da Gerd Binnig e Heinrich Rohrer nel 1981. Nel 1986, hanno vinto un premio Nobel in fisica per il loro lavoro su STM.

Una punta STM è così affilata che è costituita da un solo atomo.Quando la punta è noiosa ed è composta da due atomi piuttosto che da uno, questo porta a immagini più sfocate.La sfida di creare suggerimenti sufficientemente affilati ha portato i ricercatori a esplorare l'uso di nanotubi di carbonio come consigli STM, in quanto sono molto rigidi e facili da produrre.La punta viene talvolta chiamata stilo e una combinazione di platino-iridium è tra i materiali di punta più utilizzati.

Come molti altri microscopi, è spesso necessario smorzamento avanzato di vibrazioni per creare un utile STM.Nei primi sistemi, sono stati utilizzati schemi di levitazione magnetica, sebbene oggi i sistemi basati su primaveri siano più popolari.Poco dopo che le STM divennero conoscenze comuni, uno studente delle scuole superiori fu in grado di crearne uno grezzo usando solo circa $ 100 dollari USA (USD) di materiali.Un oscilloscopio è stato usato come schermo di imaging.

La punta di una STM è guidata da un piezoo o un cristallo piezoelettrico, che si piega in un modo piccolo ma molto prevedibile in risposta a un campo elettrico.In una STM, il movimento della punta è completamente controllato dal computer.