При изучаване на атомните модели на Далтън, Томсън, Ръдърфорд и Бьор се отбелязва, че атомите се виждат изолирано. В действителност обаче дори най-модерните микроскопи не са в състояние да ни позволят да видим изолиран атом.
С развитието на технологиите обаче бяха създадени машини, които ни позволяват да визуализираме цветни петна, които ни дават местоположението на тези атоми в изучавания материал.
Първото оборудване, което ни позволи подобен подвиг да генерираме реални изображения на повърхности с атомна разделителна способност, беше микроскопът Сканиращ тунелен микроскоп или просто тунелен микроскоп (STM). След това е възможно да се разрешат повърхности в атомен мащаб и да се визуализират реални изображения на атоми и молекули на повърхността на твърдо вещество.
Тунелният микроскоп (STM) е създаден през 1981 г. от учените Герд Бининг и Хайнрих Рорер от IBM Цюрих, които в крайна сметка получават Нобелова награда за физика през 1986 г. за това откритие.
Неговият принцип на работа се основава на принципа на квантовата механика на двойното поведение на електрона, тоест той може да се държи понякога като частица, а понякога като вълна. Това означава, че като вълна може да проникне на места, които преди, според Класическата механика, биха били невъзможно и освен това може да преминава през потенциална бариера, която класически разделя два региона. позволен. По този начин само с формулирането на квантовата механика този напредък беше възможен.
По този начин тази ненулева вероятност вълната да пресича бариера е явление, известно като тунелиране или тунелиране.
Електрическо напрежение се прилага между волфрамова игла с изключително фин връх и пробата, която трябва да се анализира. Това напрежение служи за увеличаване на вероятността от електронен трансфер. Защото това, което ще се случи е, че когато иглата се приближи до пробата, електроните от иглата ще бъдат тунелирани в пробата.
Тази игла се движи по повърхността на материала, сканира го и тунелираните електрони генерират малък електрически ток, който се улавя от машинна верига, изпращайки тази информация до компютъра, който изследва топографията на атомите на повърхността на пробата, т.е. записва техния релеф (потенциален).
Силата на тока зависи от разстоянието; и постоянството му зависи от вариацията на разстоянието между върха на иглата и пробата.
Използвайки тази техника, вече са записани няколко атомни изображения на полупроводникови повърхности, както и химически адсорбирани молекули.
Анализираните проби трябва да са проводими и за по-добър резултат трябва да се правят във вакуум. Те също могат да бъдат взети в атмосферата, но въздухът може да направи пробата нечиста и да компрометира полученото изображение.
Благодарение на изобретението на STM стана възможно не само да се визуализират атоми и молекули, но и да се измерват и манипулират с тях. И това предизвика развитието на голямо разнообразие от сканиращи сондови микроскопи (SPM).
От Дженифър Фогаса
Завършва химия
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm