Microscop de scanare Tunneling

Ce este şi cum funcţionează acesta...

Scanarea microscopia tunel este o tehnica dezvoltata în anii optzeci şi oferă imagini de suprafete solide cu o rezolutie fara precedent. Operarea unui microscop tunelare scanare (STM) se bazează pe aşa-numitul curent tunneling, care începe să curgă atunci când un vârf ascuţit se apropie de o suprafaţă desfăşoară la o distanţă de aproximativ un nanometru. Vârful este montat pe un tub piezoelectric, care permite mişcări mici prin aplicarea unei tensiuni la electrozii ei. Astfel, electronice de STM sistemului de control al poziţiei vârful în aşa fel că actualul tunelare şi, prin urmare, distanţa de vârful-suprafaţă este menţinută constantă, în timp ce în acelaşi timp de scanare o zonă restrânsă a suprafeţei probei. Această mişcare este înregistrată şi poate fi afişată ca o imagine a topografiei suprafeţei. În condiţii ideale, atomii individuali de o suprafaţă pot fi rezolvate şi afişate.

Această explicaţie este ilustrată printr-o secvenţă de animaţie.

 

Privind drepturile de autor: a se vedea mai jos

Trebuie remarcat, totuşi, faptul că STM nu afişa doar imaginile structura geometrică a suprafeţei, dar, de asemenea, depinde de densitatea electronică de stări de probă, precum şi pe vârful de construcţii-proba mecanismele de interacţiune, care nu sunt pe deplin intelese inca.

Deşi STM în sine nu are nevoie să lucreze în vid (funcţionează în aer, precum şi în conformitate cu lichide), ultra vid este necesară pentru a evita contaminarea probelor din mediul inconjurator.

O problemă în investigarea suprafetelor metalice este faptul că aceste suprafete par foarte plat la un STM, de exemplu, înălţimea aparentă a atomilor individuali (plisat) este de 1 / 100 la 1 / 10 cu un diametru atomice. Prin urmare, pentru rezolvarea atomilor individuali distanta dintre varf si proba trebuie să fie menţinută constantă în termen de 1 / 100 cu un diametru atomice sau mai bine (aprox. 0.002 nm). Acest lucru cere nu numai o rigiditate foarte mare al STM în sine, ci STM trebuie să fie, de asemenea, eficient decuplate de vibratii de mediu.

STM imaginile sunt de obicei afişate ca imagini în nuanţe de gri cu proeminenţe indicat alb şi negru depresiuni. Multe imagini în noastre de STM Galerie sunt date brute (cu excepţia fundal scădere), care pot fi uşor atenuate prin interpolare cu dimensiunea imaginii utilizate pentru afişarea, într-o imagine de procesare câteva cazuri a fost utilizat pentru îmbunătăţirea contrastului pentru a afişa atât plisat atomice şi o gamă mai mare înălţime, cum ar fi straturi diferite de atomi.

Cele mai multe STM imagini in aceasta galerie au fost luate cu STM temperatura camerei, câteva, de asemenea, cu STM la temperatură scăzută în grupul Fizica Surface. Ambele instrumente funcţionează în vid ultra, o condiţie prealabilă pentru a studia suprafeţe metalice curate.

Inventatorii de STM

Gerd Binnig si Heinrich Rohrer, au fost acordate Premiul Nobel pentru Fizica 1986 (împreună cu Ernst Ruska, care a fost onorat pentru proiectarea de microscop electronic primul convenţionale). A se vedea comunicatul de presă al Fundaţiei Nobel.

Textele Introductionary

• G. Binnig, H. Rohrer, Scientific American, voi. 253, august 1985, pp. 40-46.
• CF Quate, Fizica Astăzi, voi. 39, august 1986, pp. 26-33.
• G. Binnig, H. Rohrer, Opinii ale fizicii moderne, voi. 71, No. 2 (1999), pp. S324-S330.
• H. Fuchs, Physikalische Blatter, Vol.. 45, Nr. 4 (1989), pp. 105-115 (în germană).

Opinie articole

• G. Binnig, H. Rohrer, IBM J. Res. Dezvoltarea. 30 (1986), pp. 355-369.
• JE Griffith, GE Kochanski, Annu. Rev Mater. Sci. 20 (1990), pp. 219-244.
• T. Sakurai et al, PROGR.. Surf. Sci. 33 (1990), pp. 3-89.
• LEC van de Leemput, H. van Kempen, Rep Prog. Fiz. 55 (1992), pp. 1165-1240.

Prezentare articole care se ocupă cu aspectele instrumentale ale STM

• DW Pohl, IBM J. Res. Dezvoltarea. 30 (1986), pp. 417-427.
• Y. Kuk, PJ Silverman, Rev Sci. Instrument. 60 (1989), pp. 165-180.

Lucrările conferinţei prima STM 1985

... Au fost publicate în IBM J. Res. Dezvoltarea. Vol.. 30, Nr 4 şi 5 (1986). Multe articole interesante acolo sunt încă astăzi.

Resurse web

Articole Wikipedia pe STM în limba engleză, franceză şi germană.