Karatteristiċi ta 'Scanning probe microscopy
Meta l-istorja żviluppat sas-snin tmenin, twieled tip ġdid ta 'strument ta' analiżi tal-wiċċ, Scanning probe microscopy (STM), ibbażat fuq il-fiżika u li jintegra diversi teknoloġiji moderni. STM mhux biss għandu riżoluzzjoni spazjali għolja (sa O.1nm orizzontalment u aħjar minn O.01nm vertikalment), jista 'josserva direttament l-istruttura atomika ta' uċuħ materjali, iżda wkoll jimmanipula atomi u molekuli, u b'hekk jimponi rieda suġġettiva umana fuq in-natura. Jista 'jingħad li l-mikroskopija tas-sonda tal-iskannjar hija l-estensjoni tal-għajnejn u l-idejn tal-bniedem, u l-kristallizzazzjoni tal-għerf tal-bniedem.
Il-prinċipju ta 'ħidma tal-mikroskopija tas-sonda tal-Iskanjar huwa bbażat fuq diversi proprjetajiet fiżiċi fil-medda mikroskopika jew mesoskopika. L-interazzjoni bejn it-tnejn tinstab billi tiskennja s-sonda atomika lineari estremament fina 'l fuq mill-wiċċ tal-materjal studjat biex tikseb il-karatteristiċi tal-wiċċ tal-materjal studjat. Id-differenza ewlenija bejn it-tipi differenti ta 'SPMs hija l-karatteristiċi tal-ponta tagħhom u l-Mod ta' azzjoni korrispondenti tal-kampjuni tal-ponta.
Il-prinċipju tax-xogħol ġej mill-prinċipju tal-mini fil-mekkanika kwantistika. Il-qalba tagħha hija ponta tal-labra li tista 'skennja fuq il-wiċċ tal-kampjun u għandha ċertu vultaġġ ta' preġudizzju bejnha u l-kampjun, b'dijametru ta 'skala atomika. Peress li l-probabbiltà ta 'elettron tunneling għandha relazzjoni esponenzjali negattiva mal-wisa' tal-barriera V (r), meta d-distanza bejn il-ponta u l-kampjun tkun qrib ħafna, il-barriera bejniethom issir irqaq ħafna, u s-sħaba tal-Electron tikkoinċidi ma 'kull wieħed. oħra. Bl-applikazzjoni ta 'vultaġġ bejn il-ponta u l-kampjun, l-elettroni jistgħu jiġu trasferiti mill-ponta għall-kampjun jew mill-kampjun għall-ponta permezz tal-effett ta' tunneling, li jiffurmaw kurrent tal-mina. Billi tirreġistra l-bidliet fil-kurrent tal-mina bejn it-tarf tal-labra u l-kampjun, tista 'tinkiseb informazzjoni dwar il-morfoloġija tal-wiċċ tal-kampjun.
Meta mqabbel ma 'tekniki oħra ta' analiżi tal-wiċċ, SPM għandu vantaġġi uniċi:
(1) Għandha riżoluzzjoni għolja ta 'livell atomiku. Ir-riżoluzzjoni ta 'STM fid-direzzjoni parallela u perpendikulari mal-wiċċ tal-kampjun tista' tilħaq 0.1nm u 0.01nm, rispettivament, li jistgħu jiddistingwu atomi individwali.
(2) Jistgħu jinkisbu immaġini 3D f'ħin reali ta 'uċuħ fl-ispazju reali, li jistgħu jintużaw għall-istudju ta' strutturi tal-wiċċ bi jew mingħajr perjodiċità. Din il-prestazzjoni osservabbli tista 'tintuża għall-istudju ta' proċessi dinamiċi bħad-diffużjoni tal-wiċċ.
(3) L-istruttura tal-wiċċ lokali ta 'saff atomiku wieħed tista' tiġi osservata, aktar milli l-proprjetajiet medji tal-immaġni individwali jew il-wiċċ kollu, għalhekk id-difetti tal-wiċċ, Rikostruzzjoni tal-wiċċ, il-forma u l-pożizzjoni tal-assorbenti tal-wiċċ, u l-wiċċ rikostruzzjoni kkawżata mill-assorbenti tista 'tiġi osservata direttament.
(4) Jista 'jaħdem f'ambjenti differenti bħall-vakwu, l-atmosfera u t-temperatura tal-kamra, u saħansitra tgħaddas il-kampjun fl-ilma u soluzzjonijiet oħra mingħajr il-ħtieġa ta' tekniki speċjali ta 'preparazzjoni tal-kampjun, u l-proċess ta' skoperta ma jagħmilx ħsara lill-kampjun. Dawn il-karatteristiċi huma partikolarment applikabbli għall-istudju ta 'kampjuni bijoloġiċi u l-evalwazzjoni tal-uċuħ tal-kampjuni taħt kundizzjonijiet sperimentali differenti, bħall-monitoraġġ ta' mekkaniżmu ta 'kataliżi Eteroġenja, mekkaniżmu superkonduttur, u bidliet fil-wiċċ tal-elettrodu waqt reazzjoni elettrokimika.
(5) Billi tikkoopera ma 'Scanning Tunneling Spectroscopy (STS), tista' tinkiseb informazzjoni dwar strutturi elettroniċi tal-wiċċ, bħad-densità ta 'stati f'livelli differenti tal-wiċċ, bjar tal-elettroni tal-wiċċ, bidliet fil-barrieri potenzjali tal-wiċċ, u strutturi tal-vojt tal-enerġija.
