Was ist ein Raster -Tunnelmikroskop?
Ein Raster -Tunneling -Mikroskop (STM) ist ein innovativer Mikroskoptyp, der anstelle von reflektierendem Licht wie herkömmlichen optischen Mikroskopen das Quantentunneln zwischen einer Probe und einer Sondenspitze verwendet, um die Oberfläche abzu Bildung. Die von einem STM erreichten Auflösungen können bis zu 0,1 nm laterale Auflösung und 0,01 nm Tiefenauflösung betragen. Dies ist einige Male höher als die Auflösungen, die mit den besten Elektronenmikroskopen erreicht werden können.
Ein STM kann in einer Vielzahl von Umgebungen arbeiten: Außer aus ultrahigem Vakuum arbeitet sie auch in Umgebungen, die mit Wasser, Luft usw. gesättigt sind. Dies macht das Mikroskop sehr flexibel. Die Oberfläche muss jedoch sehr sauber und die STM -Spitze sehr scharf sein, was zu praktischen Herausforderungen bei der Bildgebung führt. Das STM wurde 1981 von Gerd Binnig und Heinrich Rohrer entwickelt. 1986 gewannen sie einen Nobelpreis für Physik für ihre Arbeiten über STMS.
Eine STM -Spitze ist so scharf, dass sie nur aus einem einzigen Atom besteht. Wenn die Spitze "langweilig" ist und aus zwei Atomen besteht rDies führt zu Fuzzierbildern. Die Herausforderung, ausreichend scharfe Spitzen zu schaffen, hat die Forscher dazu veranlasst, die Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren als STM -Spitzen zu untersuchen, da sie sehr starr und leicht zu produzieren sind. Die Spitze wird manchmal als "Stylus" bezeichnet, und eine Platin-IRidium-Kombination gehört zu den am weitesten verbreiteten Tippmaterialien.
Wie viele andere Mikroskope ist häufig eine fortgeschrittene Schwingungsdämpfung erforderlich, um ein nützliches STM zu erzeugen. In den frühesten Systemen wurden magnetische Levitationsschemata verwendet, obwohl heute federbasierte Systeme am beliebtesten sind. Kurz nachdem STMS allgemein bekannt geworden war, konnte ein Highschool -Schüler einen groben mit nur etwa 100 US -Dollar (USD) Materialien mit Materialien erstellen. Ein Oszilloskop wurde als bildgebender Bildschirm verwendet.
Die Spitze eines STM wird von einem "Piezo" oder einem piezoelektrischen Kristall geleitet, der auf kleine, aber sehr vorhersehbare Weise als Reaktion auf einen elektrischen FI beugtEld. In einem STM wird die Spitze vollständig computergesteuert.