Јединствене предности микроскопије скенирајуће сонде
Предговор:
Када се историја развила у 1980-те, рођен је нови тип инструмента за анализу површине заснован на физици и интегрисању различитих савремених технологија, микроскоп за скенирање сонде (СТМ). СТМ не само да има високу просторну резолуцију (до О.1 нм у попречном правцу, и бољи од О.01 нм у уздужном смеру), који је способан да директно посматра Не само да има високу просторну резолуцију (О.1 нм у хоризонтали и О.01 нм у вертикалном), може директно да посматра атомску структуру на површини материје, али такође може да манипулише атомима и молекулима, вршећи на тај начин субјективну вољу људских бића на природу. Може се рећи да је микроскоп скенирајуће сонде продужетак људских очију и руку и кристализација људске мудрости.
Принцип рада микроскопије скенирајуће сонде заснива се на различитим физичким особинама у микроскопском или мезоскопском опсегу, а интеракција између њих се детектује помоћу веома фине сонде атомске линеарности скенирањем изнад површине супстанце која се проучава, како би се добију површинска својства супстанце која се проучава, главна разлика између различитих типова СПМ лежи у разликама у карактеристикама њихових игала и одговарајућим начинима интеракције са узорцима игала.
Принцип рада је изведен из принципа тунелирања у квантној механици. У његовом језгру је врх који може да скенира површину узорка са одређеним напоном преднапона између њега и узорка, а чији је пречник на атомској скали. Како шанса за тунелирање електрона показује негативну експоненцијалну везу са ширином потенцијалне баријере В(р), када је растојање између врха игле и узорка веома близу, потенцијална баријера између њих постаје веома танка, а облаци електрона се међусобно преклапају, а применом напона између врха игле и узорка, електрони се могу пренети са врха на узорак или са узорка на врх игле кроз ефекат тунелирања да би се формирао тунел Тренутни. Снимањем промена у тунелској струји између врха и узорка могу се добити информације о морфологији површине узорка.
СПМ има јединствене предности у односу на друге технике површинске анализе:
(1) Висока резолуција на атомском нивоу, са резолуцијама од 0,1 нм у паралели и 0,01 нм у управном правцу на површину узорка, где се појединачни атоми могу разрешити.
(2) Тродимензионална слика површине у реалном простору може се добити у реалном времену, која се може користити за проучавање периодичних или непериодичних површинских структура, а ова видљива перформанса се може користити за проучавање динамичких процеса као што је површинска дифузија.
(3) Могуће је посматрати локалну површинску структуру једног атомског слоја пре него појединачну слику или просечну природу целе површине, па је тако могуће директно посматрати површинске дефекте, реконструкцију површине, морфологију и локацију површински адсорбати, и реконструкција површине узрокована адсорбатима.
(4) Може да ради у различитим окружењима, као што су вакуум, атмосфера, собна температура итд., И може чак и да потопи узорак у воду и друга раствора, што не захтева посебне технике узорковања и не оштећује узорак током детекције процес. Ове карактеристике су посебно погодне за проучавање биолошких узорака и процену површине узорка у различитим експерименталним условима, као што су за вишефазни каталитички механизам, механизам суперпроводљивости и праћење промена површине електрода током електрохемијских реакција.
(5) У комбинацији са скенирајућом тунелском спектроскопијом (СТС), могу се добити информације о електронској структури површине, као што су густина стања на различитим нивоима површине, површинске замке електрона, варијације површинских потенцијалних баријера и структура енергетског јаза.
