Hva er et skanningstunnelmikroskop?

Et skanningstunnelmikroskop (STM) er en innovativ type mikroskop, som i stedet for å bruke reflekterende lys som konvensjonelle optiske mikroskop bruker kvantetunneling mellom en prøve og en sondespiss for å avbilde overflaten. Oppløsningene oppnådd med en STM kan være så høye som 0,1 nm lateral oppløsning og 0,01 nm dybdeoppløsning. Dette er noen ganger høyere enn oppløsningene som kan oppnås ved bruk av de beste elektronmikroskopene.

En STM kan fungere i en rekke miljøer: foruten fra ultrahøyt vakuum fungerer den også i miljøer mettet med vann, luft osv. Dette gjør mikroskopet veldig fleksibelt. Imidlertid må overflaten være veldig ren og STM-spissen veldig skarp, noe som forårsaker praktiske utfordringer i bildebehandlingen. STM ble utviklet av Gerd Binnig og Heinrich Rohrer i 1981. I 1986 vant de en Nobelpris i fysikk for arbeidet med STM-er.

Et STM-tips er så skarpt at det bare består av et enkelt atom. Når spissen er "kjedelig" og består av to atomer i stedet for ett, fører dette til morsommere bilder. Utfordringen med å lage tilstrekkelig skarpe tips har fått forskere til å utforske bruken av karbon-nanorør som STM-tips, ettersom de er veldig stive og enkle å produsere. Spissen kalles noen ganger "stylusen", og en platina-iridium-kombinasjon er blant de mest brukte tippematerialene.

Som mange andre mikroskop er ofte avansert vibrasjonsdemping nødvendig for å lage en nyttig STM. I de tidligste systemene ble magnetiske levitasjonsordninger brukt, selv om i dag er vårbaserte systemer mest populære. Kort tid etter at STM-er ble kjent, kunne en High School-student lage en rå en ved å bruke bare rundt $ 100 amerikanske dollar (USD) materialer. Et oscilloskop ble brukt som bildeskjerm.

Spissen av en STM ledes av en "piezo" eller piezoelektrisk krystall, som bøyer seg på en liten, men veldig forutsigbar måte som svar på et elektrisk felt. I en STM er spissbevegelsen fullstendig datakontrollert.