Microscopul cu tuneluri de scanare și microscopia cu forță atomică

Titlul original:

Scanning Tunneling Microscope and Atomic Force Microscopy

Conținutul cărții:

Literature Review din anul 2015 la disciplina Engineering - General, Basics, Indian Institute of Technology, Delhi, curs: Mineral Engineering, language: English, abstract: Rezoluția la scară atomică este necesară pentru a studia aranjamentul atomilor în materiale și a avansa în înțelegerea acestora.

Începând cu secolul al XVII-lea, microscoapele optice care utilizează lumina vizibilă ca sursă de iluminare ne-au permis să observăm specii microscopice, dar rezoluția obținută a atins limite fizice din cauza lungimii de undă mult mai mari a luminii vizibile. După descoperirea naturii ondulatorii asociate corpurilor de particule, s-a deschis o nouă cale de gândire, luând în considerare lungimea de undă mult mai mică a particulelor și proprietățile lor speciale atunci când interacționează cu eșantionul observat.

Aceste particule, și anume electroni, neutroni și ioni, au fost dezvoltate în diferite tehnici și au fost utilizate ca surse de iluminare. Astfel, dezvoltarea microscopiei cu efect de tunel prin scanare, care a utilizat electronii pentru a descoperi neregularități în dispunerea atomilor în materiale subțiri prin fenomenul mecanicii cuantice de tunelare a electronilor, a devenit o invenție senzațională. Microscopia cu forță atomică (AFM) este o dezvoltare a STM, care se bazează pe măsurarea forțelor de contact dintre eșantion și o sondă de scanare, depășind astfel tehnica anterioară care permitea doar observarea conductorilor sau a suprafețelor pretratate pentru conducție.

Deoarece măsurarea forțelor de contact dintre materiale este o abordare mai fundamentală, care este la fel de sensibilă, dar mai sensibilă decât măsurarea curentului de tunelare care circulă între acestea, microscopia cu forță atomică a fost capabilă să creeze imagini ale izolatorilor, precum și ale semiconductorilor și conductorilor cu rezoluție atomică prin înlocuirea curentului de tunelare cu un dispozitiv de detectare a forței atomice de contact, un cantilever delicat, care poate crea imagini ale conductorilor și izolatorilor prin „atingere” mecanică în timp ce trece peste atomii de suprafață ai probei. AFM a cunoscut o proliferare masivă în laboratoarele amatorilor sub formă de