Il-vantaġġi uniċi tal-mikroskopju tas-sonda tal-iskannjar
Meta l-istorja żviluppat sas-snin tmenin, twieled mikroskopju tas-sonda tal-istrument tal-iskannjar tal-wiċċ ġdid (STM), li kien ibbażat fuq il-fiżika u integrat ma 'ħafna teknoloġiji moderni. STM mhux biss għandu riżoluzzjoni spazjali għolja (sa O.1nm f'direzzjoni orizzontali, iżda aħjar minn O.01nm f'direzzjoni vertikali), jista 'josserva direttament l-istruttura atomika fuq il-wiċċ tal-materja, iżda wkoll jimmanipula atomi u molekuli, u b'hekk li timponi rieda suġġettiva umana fuq in-natura. Jista 'jingħad li l-mikroskopju tas-sonda tal-iskannjar huwa l-estensjoni tal-għajnejn u l-idejn tal-bniedem u l-kristallizzazzjoni tal-għerf tal-bniedem.
Il-prinċipju tax-xogħol tal-mikroskopju tas-sonda tal-iskannjar huwa bbażat fuq diversi proprjetajiet fiżiċi f'firxa mikroskopika jew mesoskopika, u l-interazzjoni bejniethom tiġi skoperta billi tiskennja s-sonda ultra-fina b'linearità atomika 'l fuq mill-wiċċ tas-sustanza studjata, sabiex tinkiseb il-wiċċ karatteristiċi tas-sustanza studjata. Id-differenza ewlenija bejn it-tipi differenti ta 'SPM tinsab fil-karatteristiċi tal-ponta tal-labra tagħhom u l-modi ta' interazzjoni korrispondenti tal-kampjuni tal-ponta tal-labra.
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, għandha ċertu vultaġġ ta' preġudizzju mal-kampjun, u d-dijametru tagħha huwa skala atomika. Minħabba li l-probabbiltà ta 'elettron tunneling għandha relazzjoni esponenzjali negattiva mal-wisa' tal-barriera V(r), meta d-distanza bejn il-ponta tal-labra u l-kampjun tkun qrib ħafna, il-barriera bejniethom issir irqaq ħafna, u s-sħab tal-elettroni jikkoinċidu kull wieħed. oħra. Meta tiġi applikata vultaġġ bejn il-ponta tal-labra u l-kampjun, l-elettroni jistgħu jiġu trasferiti mill-ponta tal-labra għall-kampjun jew mill-kampjun għall-ponta tal-labra permezz tal-effett ta 'mina, li jiffurmaw kurrent ta' tunneling. Billi tirreġistra l-bidla tal-kurrent tal-mina bejn il-ponta tal-labra u l-kampjun, tista 'tinkiseb l-informazzjoni tal-morfoloġija tal-wiċċ tal-kampjun.
Meta mqabbel ma 'teknoloġiji oħra ta' analiżi tal-wiċċ, SPM għandu vantaġġi uniċi:
(1) Għandu riżoluzzjoni għolja fil-livell atomiku. Ir-riżoluzzjoni ta 'STM fid-direzzjoni parallela għal u perpendikolari mal-wiċċ tal-kampjun tista' tilħaq 0.1nm u 0.01nm rispettivament, sabiex atomu wieħed ikun jista 'jiġi distint.
(2) L-immaġni tridimensjonali tal-wiċċ fl-ispazju reali tista 'tinkiseb f'ħin reali, li tista' tintuża biex tistudja l-istruttura tal-wiċċ bi jew mingħajr perjodiċità, u din l-osservabilità tista 'tintuża biex tistudja l-proċessi dinamiċi bħad-diffużjoni tal-wiċċ .
(3) L-istruttura tal-wiċċ lokali ta 'saff atomiku wieħed tista' tiġi osservata minflok il-proprjetajiet medji ta 'immaġni individwali jew il-wiċċ kollu, għalhekk difetti tal-wiċċ, rikostruzzjoni tal-wiċċ, il-forma u l-pożizzjoni tal-assorbenti tal-wiċċ, u rikostruzzjoni tal-wiċċ ikkawżata minn adsorbenti jistgħu jiġu osservati direttament.
(4) Jista 'jaħdem f'ambjenti differenti bħal vakwu, atmosfera, temperatura normali, eċċ., U anke l-kampjun jista' jiġi mgħaddas fl-ilma u soluzzjonijiet oħra, mingħajr teknoloġija speċjali ta 'preparazzjoni tal-kampjun, u l-proċess ta' skoperta m'għandux ħsara lill-kampjun . Dawn il-karatteristiċi huma speċjalment adattati għall-istudju ta 'kampjuni bijoloġiċi u l-evalwazzjoni tal-wiċċ tal-kampjuni taħt kundizzjonijiet sperimentali differenti, bħal mekkaniżmu katalitiku eteroġenju, mekkaniżmu superkonduttur, monitoraġġ tal-bidliet tal-wiċċ tal-elettrodu waqt reazzjoni elettrokimika eċċ.
(5) Bi spettroskopija tal-iskannjar tal-mini (STS), tista' tinkiseb informazzjoni dwar l-istruttura elettronika tal-wiċċ, bħad-densità tal-istati f'livelli differenti tal-wiċċ, in-nassa tal-elettroni tal-wiċċ, il-bidla tal-barriera tal-wiċċ u l-istruttura tal-vojt tal-enerġija .
