Hvad er et scanningstunnelmikroskop?

Et scanningstunnelingmikroskop (STM) er en innovativ type mikroskop, der i stedet for at bruge reflekterende lys som konventionelle optiske mikroskoper bruger kvantetunneling mellem en prøve og en sonspids til at forestille sig overfladen. De opløsninger opnået ved en STM kan være så høje som 0,1 nm lateral opløsning og 0,01 nm dybdeopløsning. Dette er et par gange højere end opløsningerne, der kan opnås ved hjælp af de bedste elektronmikroskoper.

En STM kan arbejde i forskellige miljøer: Udover fra ultra højvakuum fungerer det også i miljøer mættet med vand, luft osv. Dette gør mikroskopet meget fleksibelt. Overfladen skal dog være meget ren og STM -spidsen meget skarp, hvilket forårsager praktiske udfordringer i billeddannelse. STM blev udviklet af Gerd Binnig og Heinrich Rohrer i 1981. I 1986 vandt de en Nobelpris i fysik for deres arbejde med STM'er.

En STM -spids er så skarp, at det kun består af et enkelt atom. Når spidsen er "kedelig" og består af to atomer rAther end en, dette fører til fuzzier -billeder. Udfordringen med at skabe tilstrækkeligt skarpe tip har ført forskere til at udforske brugen af ​​carbon nanorør som STM -tip, da de er meget stive og lette at fremstille. Spidsen kaldes undertiden "stylus", og en platin-iridium-kombination er blandt de mest anvendte tipmaterialer.

Som mange andre mikroskoper kræves avanceret vibrationsdæmpning ofte for at skabe en nyttig STM. I de tidligste systemer blev der anvendt magnetiske levitationsordninger, skønt forårbaserede systemer i dag er mest populære. Kort efter, at STMS blev almindelig viden, var en gymnasiestudent i stand til at skabe en rå en, der kun bruger ca. $ 100 amerikanske dollars (USD) materialer. Et oscilloskop blev brugt som en billeddannelsesskærm.

Spidsen af ​​en STM styres af en "piezo" eller piezoelektrisk krystal, der bøjer sig på en lille, men meget forudsigelig måde som svar på en elektrisk FIÆld. I en STM er tipbevægelse fuldstændig computerstyret.