Co je skenovací tunelový mikroskop?

Skenovací tunelový mikroskop (STM) je inovativní typ mikroskopu, který namísto použití odrazného světla jako konvenčních optických mikroskopů používá k zobrazení povrchu kvantové tunelování mezi vzorkem a špičkou sondy. Rozlišení dosažená pomocí STM mohou být až 0,1 nm laterální rozlišení a 0,01 nm hloubková rozlišení. Toto je několikrát vyšší než rozlišení dosažitelné pomocí nejlepších elektronových mikroskopů.

STM může pracovat v různých prostředích: Kromě ultra vysokého vakua funguje také v prostředích nasycených vodou, vzduchem atd. Díky tomu je mikroskop velmi flexibilní. Povrch však musí být velmi čistý a hrot STM velmi ostrý, což způsobuje praktické problémy při zobrazování. STM vyvinuli Gerd Binnig a Heinrich Rohrer v roce 1981. V roce 1986 získali za práci na STM Nobelovu cenu za fyziku.

Špička STM je tak ostrá, že se skládá pouze z jediného atomu. Pokud je špička „matná“ a skládá se spíše ze dvou atomů než z jednoho, vede to k nejasnějším obrazům. Výzva vytvoření dostatečně ostrých špiček vedla vědce k prozkoumání použití uhlíkových nanotrubic jako tipů STM, protože jsou velmi rigidní a snadno vyrobitelná. Špička se někdy nazývá „stylus“ a kombinace platina-iridium patří mezi nejčastěji používané materiály špičky.

Stejně jako mnoho jiných mikroskopů je pro vytvoření užitečného STM často vyžadováno pokročilé tlumení vibrací. V nejranějších systémech byla použita schémata magnetické levitace, i když dnes jsou nejpopulárnější systémy založené na jaře. Krátce poté, co se STM staly běžnými znalostmi, byl student středních škol schopen vytvořit hrubého studenta pouze za použití materiálů o zhruba 100 USD (USD). Jako zobrazovací obrazovka byl použit osciloskop.

Špička STM je vedena „piezo“ nebo piezoelektrickým krystalem, který se ohýbá malým, ale velmi předvídatelným způsobem v reakci na elektrické pole. V STM je pohyb hrotu zcela ovládán počítačem.