Hva er et Scanning Tunneling Microscope?

January 6  by Eliza

En scanning tunneling mikroskop (STM) er en innovativ type mikroskop som, i stedet for å bruke reflekterer lys som konvensjonelle optiske mikroskoper bruker Kvantetunnelering mellom en prøve og en sondespissen til bildeoverflaten. De som oppnås ved en STM oppløsninger kan være så høyt som 0,1 nm lateral oppløsning og 0,01 nm dybdeoppløsningen. Dette er noen ganger høyere enn de oppnåelige oppløsninger ved hjelp av de beste elektronmikroskop.

En STM kan arbeide i en rekke miljøer: foruten fra ultra høyt vakuum, det fungerer også i miljøer mettet med vann, luft, etc. Dette gjør mikroskop svært fleksibel. Imidlertid må overflaten være veldig rent og STM spissen svært skarp, forårsaker praktiske utfordringer i bildebehandling. STM ble utviklet av Gerd Binnig og Heinrich Rohrer i 1981. I 1986 vant de en Nobelprisen i fysikk for sitt arbeid på STMs.

En STM spiss er så skarp at den består av bare et enkelt atom. Når spissen er "matt" og består av to atomer i stedet for en, fører dette til utydelig bilder. Utfordringen med å skape tilstrekkelig skarpe spisser har ført forskerne til å undersøke bruk av karbon nanorør som STM-tips, da de er meget stiv og lett å produsere. Spissen er noen ganger kalt "pennen", og en platina-iridium kombinasjonen er blant de mest brukte tips materialer.

I likhet med mange andre mikroskoper er avansert vibrasjonsdemping ofte nødvendig for å skape et nyttig STM. I de tidligste systemene, ble magnetiske levitasjon ordninger brukt, men i dag fjærbaserte systemer er mest populære. Kort tid etter STMs ble vanlig kunnskap, en High School student var i stand til å lage en rå en bruker bare ca $ 100 amerikanske dollar (USD) av materialer. Et oscilloskop ble anvendt som en bildeskjerm.

Spissen av en STM er styrt av en "piezo" eller piezoelektrisk krystall, som svinger i en liten, men meget forutsigbar måte som reaksjon på et elektrisk felt. I en STM, er tips bevegelse helt datastyrt.