Hvad er et scannetunnelmikroskop?

Et scanningstunnelmikroskop (STM) er en innovativ type mikroskop, som i stedet for at bruge reflekterende lys som konventionelle optiske mikroskoper bruger kvantetunneling mellem en prøve og en sondespids til at afbilde overfladen. Opløsningerne opnået med en STM kan være så høje som 0,1 nm lateral opløsning og 0,01 nm dybdeopløsning. Dette er et par gange højere end de opnåelige opløsninger ved hjælp af de bedste elektronmikroskoper.

En STM kan arbejde i forskellige miljøer: Udover fra ultrahøjvakuum fungerer den også i miljøer, der er mættet med vand, luft osv. Dette gør mikroskopet meget fleksibelt. Overfladen skal dog være meget ren og STM-spidsen meget skarp, hvilket medfører praktiske udfordringer i billeddannelsen. 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.

Et STM-tip er så skarpt, at det kun består af et enkelt atom. Når spidsen er "kedelig" og består af to atomer snarere end et, fører dette til fuzzere billeder. Udfordringen med at skabe tilstrækkeligt skarpe tip har ført forskere til at undersøge 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 ofte avanceret vibrationsdæmpning for at skabe en nyttig STM. I de tidligste systemer blev magnetiske levitation-skemaer brugt, skønt i dag forårsbaserede systemer er mest populære. Kort efter, at STM'er blev almindelig viden, var en High School-studerende i stand til at skabe en rå studerende ved kun at bruge omkring $ 100 US Dollars (USD) materialer. Et oscilloskop blev brugt som 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 et elektrisk felt. I en STM er tipbevægelsen fuldstændigt computerstyret.