Dalton, Thomson, Rutherford és Böhr atommodelljeinek tanulmányozása során meg kell jegyezni, hogy az atomokat elszigetelten látják. A valóságban azonban még a legfejlettebb mikroszkópok sem képesek egy izolált atomot látni.
A technika fejlődésével azonban olyan gépeket hoztak létre, amelyek lehetővé teszik számunkra a színes foltok vizualizálását, amelyek megadják számunkra ezen atomok elhelyezkedését a vizsgált anyagban.
Az első berendezés, amely lehetővé tette számunkra, hogy ilyen nagy teljesítményű atomfelbontású valóságos képeket készítsünk a felületekről, a Mikroszkóp volt Pásztázó alagútmikroszkóp vagy egyszerűen pásztázó alagútmikroszkóp (STM). Ezután lehetséges a felületek feloldása atomi léptékben, és az atomok és molekulák valós képeinek megjelenítése a szilárd anyag felületén.
Az alagútmikroszkópot (STM) 1981-ben Gerd Binning és Heinrich Rohrer tudósok hozták létre az IBM Zürichből, akik végül 1986-ban kapták meg a fizikai Nobel-díjat ezért a felfedezésért.
Működési elve az elektron kettős viselkedésének kvantummechanikáján alapszik, vagyis néha részecskeként, néha hullámként viselkedhet. Ez azt jelenti, hogy hullámként behatolhat olyan helyekre, amelyek korábban a Klasszikus Mechanika szerint lennének lehetetlen, és emellett alagutazhat egy potenciális gáton, amely klasszikusan elválaszt két régiót. megengedett. Így csak a kvantummechanika megfogalmazásával voltak lehetségesek ezek az előrelépések.
Tehát ez a nulla nélküli valószínűség, hogy a hullám átmegy egy korláton, alagút vagy alagút néven ismert jelenség.
A rendkívül finom csúcsú volfrám tű és az elemzendő minta között elektromos feszültséget alkalmaznak. Ez a feszültség az elektrontranszfer valószínűségének növelését szolgálja. Mert az fog történni, hogy amikor a tű közelebb kerül a mintához, a tű elektronjai alagútba kerülnek a mintába.
Ez a tű az anyag felületén mozog, pásztázva, és az alagútos elektronok kis elektromos áramot generálnak, amelyet a gépi áramkör, ezt az információt elküldve a számítógépnek, amely felméri a minta felületén található atomok topográfiáját, vagyis rögzíti azok megkönnyebbülését (lehetséges).
Az áram erőssége a távolságtól függ; állandósága pedig a tű hegye és a minta közötti távolság változásától függ.
Ezt a technikát alkalmazva már rögzítettek félvezető felületek több atomi képét, valamint kémiailag adszorbeált molekulákat.
Az elemzett mintáknak vezetőképeseknek kell lenniük, és a jobb eredmény érdekében vákuumban kell elvégezni. Légkörben is készíthetők, de a levegő tisztátalanná teheti a mintát és veszélyeztetheti a kapott képet.
Az STM találmányának köszönhetően lehetővé vált az atomok és molekulák nemcsak vizualizálása, hanem mérése és manipulálása is. Ez pedig sokféle szkennelő szondamikroszkóp (SPM) kifejlesztését indította el.
Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm