Vad är ett skanningstunnelmikroskop?

Ett skanningstunnelmikroskop (STM) är en innovativ typ av mikroskop som, istället för att använda reflekterande ljus som konventionella optiska mikroskop, använder kvanttunnel mellan ett prov och en sondspets för att avbilda ytan. De upplösningar som uppnås med en STM kan vara så höga som 0,1 nm lateral upplösning och 0,01 nm djupupplösning. Detta är några gånger högre än de upplösningar som kan uppnås med hjälp av de bästa elektronmikroskoperna.

En STM kan arbeta i olika miljöer: förutom från Ultra High Vacuum fungerar det också i miljöer mättade med vatten, luft osv. Detta gör mikroskopet mycket flexibelt. Ytan måste dock vara mycket ren och STM -spetsen mycket skarp och orsaka praktiska utmaningar i avbildning. STM utvecklades av Gerd Binnig och Heinrich Rohrer 1981. 1986 vann de ett Nobelpris i fysik för sitt arbete med STM.

En STM -spets är så skarp att den endast består av en enda atom. När spetsen är "tråkig" och består av två atomer rAther än en, detta leder till fuzzier bilder. Utmaningen att skapa tillräckligt skarpa tips har lett till att forskare utforskar användningen av kolananorör som STM -tips, eftersom de är mycket styva och enkla att producera. Spetsen kallas ibland "Stylus", och en platina-iridiumkombination är bland de mest använda spetsmaterialet.

Som många andra mikroskop krävs ofta avancerad vibrationsdämpning för att skapa en användbar STM. I de tidigaste systemen användes magnetiska levitationsscheman, men idag är vårbaserade system mest populära. Strax efter att STMS blev allmänt kunskap kunde en gymnasieelever skapa en rå som bara använde cirka 100 dollar (USD) material. Ett oscilloskop användes som en avbildningsskärm.

Spetsen på en STM styrs av en "piezo" eller piezoelektrisk kristall, som böjer sig på ett litet men mycket förutsägbart sätt som svar på en elektrisk fiELD. I en STM är TIP -rörelsen helt datorstyrd.