Јединствене предности скенирајућег сондног микроскопа
Када се историја развила до 1980-их, рођен је нови микроскоп сонде за инструментално скенирање (СТМ) за анализу површине, који је био заснован на физици и интегрисан са многим модерним технологијама. СТМ не само да има високу просторну резолуцију (до О.1нм у хоризонталном правцу, али бољу од О.01нм у вертикалном правцу), може директно да посматра атомску структуру на површини материје, али и манипулише атомима и молекулима, тако наметање људске субјективне воље природи. Може се рећи да је микроскоп скенирајуће сонде продужетак људских очију и руку и кристализација људске мудрости.
Принцип рада скенирајућег сондног микроскопа заснива се на различитим физичким особинама у микроскопском или мезоскопском опсегу, а интеракција између њих се детектује скенирањем ултра-фине сонде са атомском линеарношћу изнад површине проучаване супстанце, тако да се добије површина. карактеристике проучаване супстанце. Главна разлика између различитих типова СПМ лежи у њиховим карактеристикама врха игле и одговарајућим начинима интеракције узорака врха игле.
Принцип рада потиче од принципа тунелирања у квантној механици. Његово језгро је врх игле који може да скенира на површини узорка, има одређени напон напона са узорком, а његов пречник је атомска скала. Пошто вероватноћа тунелирања електрона има негативну експоненцијалну везу са ширином баријере В(р), када је растојање између врха игле и узорка веома близу, баријера између њих постаје веома танка, а облаци електрона се преклапају сваки друго. Када се напон примени између врха игле и узорка, електрони се могу пренети са врха игле на узорак или са узорка на врх игле кроз ефекат тунелирања, формирајући тунелску струју. Снимањем промене тунелске струје између врха игле 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 правцу паралелном и управном на површину узорка може да достигне 0.1нм и 0.01нм респективно, тако да се може разликовати један атом.
(2) Тродимензионална слика површине у реалном простору може се добити у реалном времену, која се може користити за проучавање површинске структуре са или без периодичности, а ова опсервабилност се може користити за проучавање динамичких процеса као што је површинска дифузија .
(3) Локална површинска структура једног атомског слоја може се посматрати уместо просечних својстава појединачне слике или целе површине, па површински дефекти, реконструкција површине, облик и положај површинских адсорбената и реконструкција површине изазвана адсорбентима може се директно посматрати.
(4) Може радити у различитим окружењима као што су вакуум, атмосфера, нормална температура итд., Па чак и узорак може бити уроњен у воду и друга рјешења, без посебне технологије припреме узорка, а процес детекције нема оштећења узорка . Ове карактеристике су посебно погодне за проучавање биолошких узорака и оцењивање површине узорака у различитим експерименталним условима, као што су хетерогени каталитички механизам, суправодљиви механизам, праћење промена површине електроде током електрохемијске реакције и тако даље.
(5) Помоћу скенирајуће тунелске спектроскопије (СТС) могу се добити информације о површинској електронској структури, као што су густина стања на различитим нивоима површине, површинска замка електрона, промена површинске баријере и структура енергетског јаза. .
