Cos'è la sonda Atom?
La sonda atomica è un microscopio con capacità di risoluzione di visualizzazione e analisi di oggetti di dimensioni atomiche. In particolare, una sonda atomica viene utilizzata nel campo della scienza dei materiali, una disciplina che applica le varie proprietà della materia ad altre scienze e all'industria ingegneristica. Il dispositivo consente agli scienziati di studiare la struttura molecolare a livello atomico e determinare le proprietà macroscopiche dei materiali. La fisica applicata, la chimica, la nanoscienza e l'ingegneria forense utilizzano tutti lo strumento per identificare le caratteristiche dei componenti necessari per la ricerca.
Una delle importanti sfaccettature del microscopio con sonda atomica è l'uso della tecnologia di spettroscopia nel tempo di volo. Questa tecnica misura l'intervallo di tempo in cui un atomo o altri oggetti impiegano per viaggiare attraverso un determinato mezzo. Può anche essere utilizzato con vari eventi energetici come le onde elettromagnetiche. Lo scopo è determinare la velocità o la lunghezza del percorso e determinare la portata di una particella o di altri fenomeni. Fondamentalmente, un campo elettrico viene utilizzato per accelerare gli ioni in un mezzo, che può misurare l'energia cinetica e viene utilizzato per trovare la velocità.
La microscopia ionica di campo viene anche utilizzata nella sonda atomica come tecnica di analisi. Ciò identifica l'immagine e la composizione degli atomi all'interno della superficie della punta di metallo appuntita di un oggetto. Il raggio deve essere inferiore a 50 nanometri e collocato in una camera a vuoto con pressioni estremamente basse. Viene introdotto un gas di imaging come l'elio o il neon, mentre vengono stabilite temperature criogeniche. Dopo l'avvio di un campo elettrico, gli ioni si caricano positivamente e ingrandiscono la composizione della punta.
Una delle forme più avanzate di questa tecnologia è la tomografia a sonda atomica. Un rivelatore sensibile alla posizione viene utilizzato nel processo per generare immagini tridimensionali. Questo miglioramento della tecnica, utilizzando impulsi laser, può essere utilizzato per visualizzare i componenti di altri materiali oltre ai metalli. Alcuni materiali semiconduttori come il silicio o altri materiali isolanti possono essere analizzati utilizzando questo metodo di tecnologia della sonda atomica.
La sonda atomica fu progettata principalmente dal fisico tedesco Erwin Wilhelm Muller nel 1967. Altri scienziati, come JA Panitz e S. Brooks McLane, svilupparono il concetto in quel momento. Tuttavia, non è stato fino alla commercializzazione della sonda atomica pulsata laser nel 2005 che la tecnologia è diventata molto diffusa nel campo della scienza dei materiali.