Qual è la sonda atomica?

La sonda atomica è un microscopio con capacità di risoluzione di visualizzare e analizzare gli 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 al settore ingegneristico. Il dispositivo consente agli scienziati di studiare la struttura molecolare a livello atomico e determinare le proprietà macroscopiche dei materiali. Fisica applicata, chimica, nanoscienza e ingegneria forense utilizzano tutti lo strumento per identificare le caratteristiche dei componenti necessari alla ricerca.

Una delle sfaccettature importanti del microscopio della sonda atomica è il suo uso della tecnologia di spettroscopia temporale. Questa tecnica misura il lasso di tempo in cui impiega un atomo o altri oggetti per viaggiare attraverso un determinato mezzo. Può anche essere usato con vari eventi energetici come le onde elettromagnetiche. Lo scopo è determinare la velocità o la lunghezza del percorso e determinare la portata di aparticelle o 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 a ioni di campo

viene utilizzata anche nella sonda atomica come tecnica per l'analisi. Questo identifica l'immagine e la composizione di atomi all'interno della superficie della punta in metallo affilato di un oggetto. Il raggio deve essere inferiore a 50 nanometri e collocato all'interno di una camera a vuoto con pressioni estremamente basse. Viene introdotto un gas di imaging come elio o neon, mentre vengono stabilite temperature criogeniche. Dopo l'inizio di un campo elettrico, gli ioni diventano carichi positivamente e ingrandiscono la composizione della punta.

Una delle forme più avanzate di questa tecnologia è la tomografia della sonda atom. Un rilevatore sensibile alla posizione viene utilizzato nel processo per generare immagini tridimensionali. Questo miglioramento della tecnica, usando il laser pulSES, può essere utilizzato per visualizzare i componenti di altri materiali oltre ai metalli. Alcuni materiali a semiconduttore come silicio o altri materiali isolanti possono essere analizzati utilizzando questo metodo di tecnologia della sonda atomica.

La sonda Atom è stata progettata principalmente dal fisico tedesco Erwin Wilhelm Muller nel 1967. Ulteriori scienziati, come J.A. Panitz e S. Brooks McLane si espandevano sul concetto in quel momento. Tuttavia, non è stato fino alla commercializzazione della sonda per atomi pulsati laser nel 2005 che la tecnologia è diventata molto diffusa nei campi della scienza dei materiali.