Co to jest skanujący mikroskop tunelowy?

Skanowanie mikroskopu tunelowego (STM) to innowacyjny rodzaj mikroskopu, który zamiast używać światła odbijającego, takiego jak konwencjonalne mikroskopy optyczne, wykorzystuje tunelowanie kwantowe między próbką a końcówką sondy do obrazowania powierzchni.Rozdzielczości osiągnięte przez STM mogą być tak wysokie, jak rozdzielczość boczna 0,1 nm i rozdzielczość głębokości 0,01 nm.Jest to kilka razy wyższe niż rozdzielczości możliwe do osiągnięcia za pomocą najlepszych mikroskopów elektronowych.

STM może działać w różnych środowiskach: oprócz ultra wysokiej próżni działa również w środowiskach nasyconych wodą, powietrzem itp. To sprawia, że mikroskop jest bardzo elastyczny.Jednak powierzchnia musi być bardzo czysta, a końcówka STM bardzo ostra, powodując praktyczne wyzwania w obrazowaniu.STM został opracowany przez Gerda Binniga i Heinricha Rohrera w 1981 roku. W 1986 roku zdobyli nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za pracę nad STM.

Wskazówka STM jest tak ostra, że składa się tylko z jednego atomu.Kiedy końcówka jest nudna i składa się z dwóch atomów, a nie jednego, prowadzi to do bardziej rozmytych obrazów.Wyzwanie związane z tworzeniem wystarczająco ostrych końcówek skłoniło badaczy do zbadania stosowania nanorurek węglowych jako końcówek STM, ponieważ są one bardzo sztywne i łatwe w produkcji.Końcówka jest czasem nazywana rysikiem, a kombinacja platyny-iridium należy do najczęściej używanych materiałów końcówek.

Podobnie jak wiele innych mikroskopów, często wymagane jest zaawansowane tłumienie wibracji do stworzenia użytecznego STM.W najwcześniejszych systemach zastosowano schematy lewitacji magnetycznej, choć najbardziej popularne są systemy wiosenne.Krótko po tym, jak STM stał się powszechną wiedzą, uczeń szkoły średniej był w stanie stworzyć prymitywną, wykorzystując tylko około 100 dolarów dolarów (USD) materiałów.Oscyloskop zastosowano jako ekran obrazowy.

Końcówka STM jest prowadzona przez piezo lub kryształ piezoelektryczny, który zakręca w niewielki, ale bardzo przewidywalny sposób w odpowiedzi na pole elektryczne.W STM ruch końcówki jest całkowicie kontrolowany komputerowo.