Beim Studium der Atommodelle von Dalton, Thomson, Rutherford und Böhr fällt auf, dass Atome isoliert betrachtet werden. In Wirklichkeit sind jedoch selbst die fortschrittlichsten Mikroskope nicht in der Lage, ein isoliertes Atom zu sehen.
Mit der Entwicklung der Technologie wurden jedoch Maschinen geschaffen, die es uns ermöglichen, farbige Flecken zu visualisieren, die uns die Position dieser Atome im untersuchten Material anzeigen.
Das erste Gerät, das es uns ermöglichte, echte Bilder von Oberflächen mit atomarer Auflösung zu erzeugen, war das Mikroskop Micro Rastertunnelmikroskop oder einfach Rastertunnelmikroskop (STM). Damit ist es möglich, Oberflächen im atomaren Maßstab aufzulösen und reale Bilder von Atomen und Molekülen auf der Oberfläche eines Festkörpers zu visualisieren.
Das Tunnelmikroskop (STM) wurde 1981 von den Wissenschaftlern Gerd Binning und Heinrich Rohrer von IBM Zürich entwickelt, die für diese Entdeckung 1986 den Nobelpreis für Physik erhielten.
Sein Arbeitsprinzip basiert auf dem Prinzip der Quantenmechanik des dualen Verhaltens des Elektrons, dh es kann sich mal als Teilchen und mal als Welle verhalten. Das bedeutet, dass sie als Welle Orte durchdringen kann, die zuvor nach der Klassischen Mechanik unmöglich und kann außerdem eine potentielle Barriere durchtunneln, die klassischerweise zwei Regionen trennt. dürfen. Daher waren diese Fortschritte nur mit der Formulierung der Quantenmechanik möglich.
Somit ist diese von Null verschiedene Wahrscheinlichkeit, dass die Welle eine Barriere überquert, ein Phänomen, das als Tunneln oder Tunneln bekannt ist.
Zwischen einer Wolframnadel mit extrem feiner Spitze und der zu analysierenden Probe wird eine elektrische Spannung angelegt. Diese Spannung dient dazu, die Wahrscheinlichkeit des Elektronentransfers zu erhöhen. Denn wenn sich die Nadel der Probe nähert, werden die Elektronen von der Nadel in die Probe getunnelt.
Diese Nadel bewegt sich über die Oberfläche des Materials, scannt es und die getunnelten Elektronen erzeugen einen kleinen elektrischen Strom, der von der Maschinenschaltung, die diese Informationen an den Computer sendet, der die Topographie der Atome auf der Oberfläche der Probe vermisst, d. h. ihr Relief aufzeichnet (Potenzial).
Die Stärke des Stroms hängt von der Entfernung ab; und ihre Konstanz hängt von der Variation des Abstands zwischen der Nadelspitze und der Probe ab.
Mit dieser Technik wurden bereits mehrere Atombilder von Halbleiteroberflächen sowie chemisch adsorbierten Molekülen aufgenommen.
Die analysierten Proben müssen leitfähig sein und müssen für ein besseres Ergebnis im Vakuum durchgeführt werden. Sie können auch in der Atmosphäre aufgenommen werden, aber Luft kann die Probe verunreinigen und das erhaltene Bild beeinträchtigen.
Dank der Erfindung des STM wurde es möglich, Atome und Moleküle nicht nur sichtbar zu machen, sondern auch zu messen und zu manipulieren. Dies hat die Entwicklung unterschiedlichster Rastersondenmikroskope (SPM) ausgelöst.
Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie
Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm
