Όταν μελετάμε τα ατομικά μοντέλα Dalton, Thomson, Rutherford και Böhr, σημειώνεται ότι τα άτομα φαίνονται μεμονωμένα. Στην πραγματικότητα, ωστόσο, ούτε τα πιο προηγμένα μικροσκόπια δεν μπορούν να μας επιτρέψουν να δούμε ένα απομονωμένο άτομο.
Ωστόσο, με την ανάπτυξη της τεχνολογίας, δημιουργήθηκαν μηχανές που μας επιτρέπουν να απεικονίσουμε χρωματιστές κηλίδες που μας δίνουν τη θέση αυτών των ατόμων στο υλικό που μελετήθηκε.
Ο πρώτος εξοπλισμός που μας επέτρεψε να δημιουργήσουμε πραγματικές εικόνες επιφανειών με ατομική ανάλυση ήταν το Μικροσκόπιο Scanning Tunneling Microscope ή απλά Scanning Tunneling Microscope (STM). Τότε είναι δυνατό να επιλυθούν επιφάνειες σε ατομική κλίμακα και να απεικονιστούν πραγματικές εικόνες ατόμων και μορίων στην επιφάνεια ενός στερεού.
Το μικροσκόπιο σήραγγας (STM) δημιουργήθηκε το 1981 από τους επιστήμονες Gerd Binning και Heinrich Rohrer, από την IBM Ζυρίχη, οι οποίοι κατέληξαν στο βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1986 για αυτήν την ανακάλυψη.
Η αρχή λειτουργίας του βασίζεται στην αρχή της Κβαντικής Μηχανικής της διπλής συμπεριφοράς του ηλεκτρονίου, δηλαδή μπορεί να συμπεριφέρεται μερικές φορές ως σωματίδιο και μερικές φορές ως κύμα. Αυτό σημαίνει ότι, ως κύμα, μπορεί να διεισδύσει σε μέρη που, πριν, σύμφωνα με την Κλασική Μηχανική, θα ήταν αδύνατο και, επιπλέον, μπορεί να διοχετεύσει μέσα από ένα πιθανό φράγμα που χωρίζει κλασικά δύο περιοχές. επιτρέπεται. Έτσι, μόνο με τη διατύπωση της Κβαντικής Μηχανικής ήταν δυνατή αυτή η πρόοδος.
Έτσι, αυτή η μη μηδενική πιθανότητα ότι το κύμα έχει διάβαση ενός φραγμού είναι ένα φαινόμενο γνωστό ως σήραγγες ή σήραγγες.
Μια ηλεκτρική τάση εφαρμόζεται μεταξύ μιας βελόνας βολφραμίου με εξαιρετικά λεπτή άκρη και του δείγματος προς ανάλυση. Αυτή η τάση χρησιμεύει για να αυξήσει την πιθανότητα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Επειδή αυτό που θα συμβεί είναι ότι, όταν η βελόνα πλησιάζει το δείγμα, τα ηλεκτρόνια από τη βελόνα θα διοχετεύονται στο δείγμα.
Αυτή η βελόνα κινείται πάνω από την επιφάνεια του υλικού, σαρώνοντας το, και τα ηλεκτρόνια με σήραγγα παράγουν ένα μικρό ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο παραλαμβάνεται από το κύκλωμα μηχανής, στέλνοντας αυτές τις πληροφορίες στον υπολογιστή, ο οποίος εξετάζει την τοπογραφία των ατόμων στην επιφάνεια του δείγματος, δηλαδή καταγράφει την ανακούφισή τους (δυνητικός).
Η ισχύς του ρεύματος εξαρτάται από την απόσταση. και η σταθερότητά του εξαρτάται από τη διακύμανση της απόστασης μεταξύ του άκρου της βελόνας και του δείγματος.
Χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική, έχουν ήδη καταγραφεί πολλές ατομικές εικόνες επιφανειών ημιαγωγών, καθώς και χημικά προσροφημένα μόρια.
Τα αναλυθέντα δείγματα πρέπει να είναι αγώγιμα και, για καλύτερο αποτέλεσμα, πρέπει να γίνονται σε κενό. Μπορούν επίσης να ληφθούν στην ατμόσφαιρα, αλλά ο αέρας μπορεί να κάνει το δείγμα ακάθαρτο και να θέσει σε κίνδυνο την εικόνα που λαμβάνεται.
Χάρη στην εφεύρεση του STM, κατέστη δυνατή όχι μόνο η οπτικοποίηση ατόμων και μορίων, αλλά και η μέτρηση και ο χειρισμός τους. Και αυτό προκάλεσε την ανάπτυξη μιας ευρείας ποικιλίας μικροσκοπίων ανιχνευτών σάρωσης (SPM).
Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm
