Kun tutkitaan Daltonin, Thomsonin, Rutherfordin ja Böhrin atomimalleja, on huomattava, että atomit nähdään erillään. Todellisuudessa edes edistyneimmät mikroskoopit eivät kuitenkaan voi antaa meidän nähdä eristettyä atomia.
Teknologian kehittyessä kuitenkin luotiin koneita, joiden avulla voimme visualisoida värillisiä pilkkuja, jotka antavat meille näiden atomien sijainnin tutkitussa materiaalissa.
Ensimmäinen laite, joka antoi meille tällaisen saavutuksen tuottaa todellisia kuvia pinnoista atomiresoluutiolla, oli mikroskooppi Tunnelimikroskoopin skannaus tai yksinkertaisesti tunnelointimikroskooppi (STM). Sitten on mahdollista ratkaista pinnat atomimittakaavassa ja visualisoida todellisia kuvia atomien ja molekyylien pinnasta kiinteän aineen pinnalla.
Tunnelimikroskoopin (STM) loivat vuonna 1981 tutkijat Gerd Binning ja Heinrich Rohrer, IBM Zurich, jotka päätyivät saamaan Nobel-fysiikan palkinnon vuonna 1986 tästä löydöksestä.
Sen toimintaperiaate perustuu kvanttimekaniikan periaatteeseen elektronin kaksoiskäyttäytymisestä, toisin sanoen se voi käyttäytyä joskus hiukkasena ja joskus aallona. Tämä tarkoittaa, että aallona se voi tunkeutua paikkoihin, jotka klassisen mekaniikan mukaan ennen olisivat mahdotonta ja lisäksi voi tunnelilla mahdollisen esteen läpi, joka klassisesti erottaa kaksi aluetta. sallittu. Siten nämä edistysaskeleet olivat mahdollisia vain kvanttimekaniikan formuloinnilla.
Siten tämä aallon ulkopuolinen todennäköisyys, että aallolla on ylitys este, on tunnelointi tai tunnelointi.
Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)
Sähköjännite syötetään erittäin hienokärkisellä volframineulalla ja analysoitavaan näytteeseen. Tämä jännite lisää elektronien siirron todennäköisyyttä. Koska tapahtuu, on se, että kun neula lähestyy näytettä, neulan elektronit tunneloidaan näytteeseen.
Tämä neula liikkuu materiaalin pinnan yli skannaten sitä, ja tunneloidut elektronit tuottavat pienen sähkövirran, jonka konepiiri, lähettämällä nämä tiedot tietokoneelle, joka tutkii näytteen pinnalla olevien atomien topografian, eli tallentaa niiden helpotuksen (potentiaalinen).
Virran voimakkuus riippuu etäisyydestä; ja sen pysyvyys riippuu neulan kärjen ja näytteen välisen etäisyyden vaihtelusta.
Tätä tekniikkaa käyttämällä on jo kirjattu useita puolijohdepintojen atomikuvia sekä kemiallisesti adsorboituneita molekyylejä.
Analysoitujen näytteiden on oltava johtavia, ja parempien tulosten saavuttamiseksi ne on tehtävä tyhjiössä. Ne voidaan ottaa myös ilmakehässä, mutta ilma voi tehdä näytteestä epäpuhtaan ja vaarantaa saadun kuvan.
STM: n keksinnön ansiosta atomien ja molekyylien visualisoinnin lisäksi niiden mittaaminen ja manipulointi oli mahdollista. Ja tämä on käynnistänyt laajan valikoiman skannausanturimikroskooppeja (SPM).
Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemian alalta
Haluatko viitata tähän tekstiin koulussa tai akateemisessa työssä? Katso:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Skannattu tunnelointimikroskooppi (STM)"; Brasilian koulu. Saatavilla: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm. Pääsy 27. kesäkuuta 2021.
