Skaningowy mikroskop tunelowy i mikroskopia sił atomowych

Oryginalny tytuł:

Scanning Tunneling Microscope and Atomic Force Microscopy

Zawartość książki:

Przegląd literatury z roku 2015 z przedmiotu Engineering - General, Basics, Indian Institute of Technology, Delhi, kurs: Inżynieria mineralna, język: Angielski, streszczenie: Rozdzielczość w skali atomowej jest potrzebna do badania rozmieszczenia atomów w materiałach i lepszego ich zrozumienia. Od XVII wieku mikroskopy optyczne wykorzystujące światło widzialne jako źródło oświetlenia prowadziły nasze poszukiwania w celu obserwacji mikroskopijnych gatunków, ale osiągalna rozdzielczość osiągnęła fizyczne ograniczenia ze względu na znacznie większą długość fali światła widzialnego.

Po odkryciu natury falowej związanej z ciałami cząsteczkowymi, otworzył się nowy kanał myślenia, biorąc pod uwagę znacznie krótszą długość fali cząstek i ich szczególne właściwości podczas interakcji z obserwowaną próbką. Cząstki te, tj. elektrony, neutrony i jony, zostały opracowane w różnych technikach i były wykorzystywane jako źródła oświetlenia.

Rozwój skaningowej mikroskopii tunelowej, która wykorzystywała elektrony do odkrywania nieregularności w układzie atomów w cienkich materiałach poprzez kwantowo-mechaniczne zjawisko tunelowania elektronów, stał się sensacyjnym wynalazkiem. Mikroskopia sił atomowych (AFM) jest rozwinięciem STM, która opiera się na pomiarze sił kontaktu między próbką a sondą skanującą, co przezwyciężyło wcześniejszą technikę pozwalającą na obserwację jedynie przewodników lub wstępnie przygotowanych powierzchni do przewodzenia.

Ponieważ pomiar sił kontaktowych między materiałami jest bardziej podstawowym podejściem, które jest równie, ale bardziej czułe niż pomiar prądu tunelowego przepływającego między nimi, mikroskopia sił atomowych była w stanie obrazować izolatory, a także półprzewodniki i przewodniki z rozdzielczością atomową, zastępując prąd tunelowy atomowym układem wykrywania siły kontaktowej, delikatnym wspornikiem, który może obrazować zarówno przewodniki, jak i izolatory poprzez mechaniczny „dotyk” podczas przesuwania się po atomach powierzchni próbki. AFM doczekała się ogromnego rozpowszechnienia w laboratoriach hobbystów w postaci otoczenia