Kính hiển vi đường hầm quét là gì?

Một kính hiển vi đường hầm quét (STM) là một loại kính hiển vi sáng tạo, thay vì sử dụng ánh sáng phản chiếu như kính hiển vi quang học thông thường, sử dụng đường hầm lượng tử giữa một mẫu và đầu dò để hình ảnh bề mặt.Các độ phân giải đạt được bằng STM có thể cao tới 0,1nm độ phân giải bên và độ phân giải độ sâu 0,01nm.Điều này cao hơn một vài lần so với độ phân giải có thể đạt được bằng kính hiển vi điện tử tốt nhất.Một STM có thể hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau: Bên cạnh đó từ chân không cực cao, nó cũng hoạt động trong môi trường bão hòa với nước, không khí, v.v ... Điều này làm cho kính hiển vi rất linh hoạt.Tuy nhiên, bề mặt phải rất sạch sẽ và đầu STM rất sắc nét, gây ra những thách thức thực tế trong hình ảnh.STM được phát triển bởi Gerd Binnig và Heinrich Rohrer vào năm 1981. Năm 1986, họ đã giành được giải thưởng Nobel về vật lý cho công việc của họ trên STM.Một đầu STM sắc nét đến mức nó chỉ bao gồm một nguyên tử duy nhất.Khi đầu bị xỉn màu và bao gồm hai nguyên tử chứ không phải một, điều này dẫn đến hình ảnh mờ hơn.Thách thức của việc tạo ra các mẹo đủ sắc nét đã khiến các nhà nghiên cứu khám phá việc sử dụng ống nano carbon làm đầu STM, vì chúng rất cứng nhắc và dễ sản xuất.Đầu đôi khi được gọi là bút stylus và sự kết hợp bạch kim-iridium là một trong những vật liệu đầu được sử dụng rộng rãi nhất.

Giống như nhiều kính hiển vi khác, việc giảm độ rung nâng cao thường được yêu cầu để tạo STM hữu ích.Trong các hệ thống sớm nhất, các sơ đồ bay từ tính đã được sử dụng, mặc dù các hệ thống có trụ sở tại mùa xuân ngày nay là phổ biến nhất.Ngay sau khi STM trở thành kiến thức phổ biến, một học sinh trung học đã có thể tạo ra một thứ thô thiển chỉ bằng cách sử dụng khoảng 100 đô la Mỹ (USD) vật liệu.Một máy hiện sóng đã được sử dụng như một màn hình hình ảnh.

Đầu của STM được hướng dẫn bởi một piezo, hoặc tinh thể áp điện, uốn cong một cách nhỏ nhưng rất dễ đoán để đáp ứng với điện trường.Trong STM, chuyển động đầu là hoàn toàn được điều khiển bằng máy tính.