Јединствене предности скенирајућих сондних микроскопа
Принцип рада микроскопа сонде за скенирање заснива се на различитим физичким својствима у микроскопском или мезоскопском опсегу. Интеракција између њих се детектује скенирањем ултра-фине сонде атомских линија изнад површине супстанце која се проучава, како би се добили резултати интеракције између њих. За проучавање површинских својстава материје, главна разлика између различитих типова СПМ-а је њихова својства врха и одговарајући начин интеракције врх-узорак.
Принцип рада потиче од принципа продора кроз тунел у квантној механици. Његово језгро је врх који може да скенира површину узорка и има одређени напон између себе и узорка. Његов пречник је на атомској скали. Пошто вероватноћа тунелирања електрона има негативну експоненцијалну везу са ширином потенцијалне баријере В(р), када је растојање између врха и узорка веома близу, потенцијална баријера постаје веома танка и облаци електрона се међусобно преклапају. Када се примени напон, електрони се могу пренети са врха на узорак или са узорка на врх кроз ефекат тунела, формирајући тунелску струју. Снимањем промена у тунелској струји између врха и узорка могу се добити информације о морфологији површине узорка.
У поређењу са другим технологијама површинске анализе, СПМ има јединствене предности:
(1) Има високу резолуцију на атомском нивоу. Резолуција СТМ-а у правцима паралелним и окомитим на површину узорка може да достигне 0.1нм и 0.01нм респективно, а појединачни атоми се могу разрешити.
(2) Тродимензионална слика површине у реалном простору може се добити у реалном времену, која се може користити за проучавање површинских структура са или без периодичности. Ова видљива перформанса се може користити за проучавање динамичких процеса као што је површинска дифузија.
(3) Може се посматрати локална површинска структура једног атомског слоја, пре него појединачна слика или просечна својства целе површине. Дакле, површински дефекти, реконструкција површине, облик и положај површински адсорбованих тела и ефекти изазвани адсорбованим телима могу се директно посматрати. Реконструкција површине итд.
(4) Може да ради у различитим окружењима као што су вакуум, атмосфера и нормална температура, а може чак и да урони узорке у воду и друга решења. Није потребна посебна технологија припреме узорака, а процес детекције неће оштетити узорке. Ове карактеристике су посебно погодне за проучавање биолошких узорака и процену површина узорака у различитим експерименталним условима, као што је праћење хетерогених каталитичких механизама, суправодљивих механизама и промена површине електрода током електрохемијских реакција.
(5) У вези са спектроскопијом скенирајућег тунела (СТС), могу се добити информације о површинској електронској структури, као што су густина стања на различитим нивоима на површини, површинске замке електрона, промене површинских потенцијалних баријера и структуре енергетског јаза .
