Proučavajući atomske modele Daltona, Thomsona, Rutherforda i Böhra, primijećeno je da se atomi vide izolirano. U stvarnosti, međutim, niti najnapredniji mikroskopi nisu u mogućnosti da nam omoguće da vidimo izolirani atom.
Međutim, razvojem tehnologije stvoreni su strojevi koji nam omogućuju da vizualiziramo mrlje u boji koje nam daju mjesto tih atoma u proučavanom materijalu.
Prva oprema koja nam je omogućila takav podvig za stvaranje stvarnih slika površina s atomskom rezolucijom bio je mikroskop Skenirajući tunelski mikroskop ili jednostavno skenirajući tunelski mikroskop (STM). Tada je moguće razlučiti površine na atomskoj skali i vizualizirati stvarne slike atoma i molekula na površini krutine.
Tunelski mikroskop (STM) stvorili su 1981. godine znanstvenici Gerd Binning i Heinrich Rohrer iz IBM-a u Zürichu, koji su na kraju dobili Nobelovu nagradu za fiziku 1986. godine za ovo otkriće.
Njegov se princip rada temelji na principu kvantne mehanike dvostrukog ponašanja elektrona, odnosno može se ponašati ponekad kao čestica, a ponekad kao val. To znači da kao val može prodrijeti na mjesta koja bi, prema Klasičnoj mehanici, prije bila nemoguće i, štoviše, može proći kroz potencijalnu barijeru koja klasično razdvaja dvije regije. dopušteno. Dakle, tek s formulacijom Kvantne mehanike taj je napredak bio moguć.
Dakle, ova različitost od nule da val pređe barijeru fenomen je poznat kao tuneliranje ili tuneliranje.
Električni napon primjenjuje se između volframove igle s izuzetno finim vrhom i uzorka koji se analizira. Ovaj napon služi za povećanje vjerojatnosti prijenosa elektrona. Jer ono što će se dogoditi jest da će se, kad se igla približi uzorku, elektroni iz igle tunelirati u uzorak.
Ova se igla kreće po površini materijala, skenirajući je, a tunelirani elektroni generiraju malu električnu struju koju hvata krug stroja, šaljući te podatke računalu, koje istražuje topografiju atoma na površini uzorka, odnosno bilježi njihov reljef (potencijal).
Snaga struje ovisi o udaljenosti; a njegova postojanost ovisi o promjeni udaljenosti između vrha igle i uzorka.
Korištenjem ove tehnike već je zabilježeno nekoliko atomskih slika površina poluvodiča, kao i kemijski adsorbiranih molekula.
Analizirani uzorci moraju biti vodljivi i, za bolji rezultat, moraju se raditi u vakuumu. Mogu se uzimati i u atmosferi, ali zrak može učiniti uzorak nečistim i ugroziti dobivenu sliku.
Zahvaljujući izumu STM-a postalo je moguće ne samo vizualizirati atome i molekule, već i mjeriti i njima manipulirati. A to je pokrenulo razvoj širokog spektra mikroskopa za skenirajuće sonde (SPM).
Napisala Jennifer Fogaça
Diplomirao kemiju
Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm