Når man studerer atommodellerne i Dalton, Thomson, Rutherford og Böhr, bemærkes det, at atomer ses isoleret. I virkeligheden er imidlertid ikke engang de mest avancerede mikroskoper i stand til at tillade os at se et isoleret atom.
Imidlertid blev der med udviklingen af teknologi oprettet maskiner, der giver os mulighed for at visualisere farvede pletter, der giver os placeringen af disse atomer i det undersøgte materiale.
Det første udstyr, der tillod os en sådan bedrift at generere ægte billeder af overflader med atomopløsning, var mikroskopet Scanning Tunneling Microscope eller simpelthen Scanning Tunneling Microscope (STM). Det er derefter muligt at løse overflader i atomskala og visualisere virkelige billeder af atomer og molekyler på overfladen af et fast stof.
Tunnelmikroskopet (STM) blev oprettet i 1981 af forskerne Gerd Binning og Heinrich Rohrer fra IBM Zürich, der endte med at modtage Nobelprisen i fysik i 1986 for denne opdagelse.
Dets funktionsprincip er baseret på kvantemekanikens princip om elektronens dobbelte opførsel, det vil sige, at den undertiden kan opføre sig som en partikel og nogle gange som en bølge. Dette betyder, at det som en bølge kan trænge ind i steder, der før, ifølge Klassisk Mekanik, ville være umuligt og desuden kan tunnel gennem en potentiel barriere, der klassisk adskiller to regioner. tilladt. Således var det kun med formuleringen af kvantemekanik, at disse fremskridt var mulige.
Således er denne ikke-nul sandsynlighed for, at bølgen krydser en barriere, et fænomen kendt som tunneling eller tunneling.
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)
En elektrisk spænding påføres mellem en wolframnål med en ekstremt fin spids og prøven, der skal analyseres. Denne spænding tjener til at øge sandsynligheden for elektronoverførsel. Fordi hvad der vil ske er, at når nålen kommer tættere på prøven, vil elektronerne fra nålen blive tunneleret ind i prøven.
Denne nål bevæger sig over overfladen af materialet og scanner det, og de tunnelerede elektroner genererer en lille elektrisk strøm, som opsamles af maskinkredsløb, der sender denne information til computeren, som kortlægger atomernes topografi på overfladen af prøven, dvs. registrerer deres lettelse (potentiel).
Strømstyrken afhænger af afstanden; og dets bestandighed afhænger af variationen i afstanden mellem nålespidsen og prøven.
Ved hjælp af denne teknik er der allerede blevet registreret flere atomiske billeder af halvlederoverflader såvel som kemisk adsorberede molekyler.
De analyserede prøver skal være ledende og for et bedre resultat skal de udføres i et vakuum. De kan også tages i atmosfæren, men luft kan gøre prøven uren og kompromittere det opnåede billede.
Takket være opfindelsen af STM blev det ikke kun muligt at visualisere atomer og molekyler, men også at måle og manipulere dem. Og dette har udløst udviklingen af en bred vifte af scanningssondemikroskoper (SPM).
Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi
Vil du henvise til denne tekst i et skole- eller akademisk arbejde? Se:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Scannet tunnelmikroskop (STM)"; Brasilien skole. Tilgængelig i: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm. Adgang til 27. juni 2021.
