กล้องจุลทรรศน์ทันเนลสแกนคืออะไร

กล้องจุลทรรศน์สแกนอุโมงค์ (STM) เป็นกล้องจุลทรรศน์ชนิดใหม่ที่แทนที่จะใช้แสงสะท้อนเช่นกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลธรรมดาใช้การควอนตัมอุโมงค์ระหว่างตัวอย่างและหัวโพรบเพื่อถ่ายภาพพื้นผิว ความละเอียดที่ทำได้โดย STM สามารถทำได้สูงถึงความละเอียดด้านข้าง 0.1 นาโนเมตรและความละเอียดเชิงลึก 0.01 นาโนเมตร สูงกว่าความละเอียดที่ทำได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ดีที่สุดสองสามครั้ง

STM สามารถทำงานได้ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย: นอกเหนือจากสูญญากาศสูงพิเศษมันยังทำงานในสภาพแวดล้อมที่อิ่มตัวด้วยน้ำอากาศ ฯลฯ สิ่งนี้ทำให้กล้องจุลทรรศน์มีความยืดหยุ่นมาก อย่างไรก็ตามพื้นผิวต้องสะอาดมากและปลาย STM นั้นคมมากทำให้เกิดความท้าทายในการถ่ายภาพ STM ได้รับการพัฒนาโดย Gerd Binnig และ Heinrich Rohrer ในปี 1981 ในปี 1986 พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์สำหรับการทำงานกับ STMs

ทิป STM นั้นคมมากซึ่งประกอบด้วยอะตอมเดียวเท่านั้น เมื่อปลายเป็น "น่าเบื่อ" และประกอบด้วยสองอะตอมมากกว่าหนึ่งสิ่งนี้นำไปสู่ภาพเลือน ความท้าทายในการสร้างเคล็ดลับที่คมชัดอย่างเพียงพอทำให้นักวิจัยสำรวจการใช้ท่อนาโนคาร์บอนเป็นเคล็ดลับ STM เนื่องจากมีความแข็งและง่ายต่อการผลิต ปลายบางครั้งเรียกว่า "สไตลัส" และการรวมกันของทองคำอิริเดียมเป็นหนึ่งในวัสดุปลายที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

เช่นเดียวกับกล้องจุลทรรศน์อื่น ๆ อีกมากมายจำเป็นต้องมีการหน่วงการสั่นสะเทือนขั้นสูงเพื่อสร้าง STM ที่มีประโยชน์ ในระบบแรกสุดมีการใช้รูปแบบการหมุนด้วยแม่เหล็ก แต่ระบบที่ใช้สปริงเป็นที่นิยมในปัจจุบัน ไม่นานหลังจากที่ STMs กลายเป็นความรู้ทั่วไปนักเรียนมัธยมสามารถสร้างน้ำมันดิบโดยใช้วัสดุประมาณ $ 100 เหรียญสหรัฐ (USD) ใช้ออสซิลโลสโคปเป็นหน้าจอถ่ายภาพ

ปลายของ STM นั้นถูกชี้นำโดย "piezo" หรือคริสตัล piezoelectric ซึ่งจะโค้งงอในลักษณะที่เล็ก แต่คาดเดาได้มากในการตอบสนองต่อสนามไฟฟ้า ใน STM การเคลื่อนที่ของปลายถูกควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์อย่างสมบูรณ์