Quando si studiano i modelli atomici di Dalton, Thomson, Rutherford e Böhr, si nota che gli atomi sono visti isolatamente. In realtà, però, nemmeno i microscopi più avanzati sono in grado di permetterci di vedere un atomo isolato.
Tuttavia, con lo sviluppo della tecnologia, sono state create macchine che ci permettono di visualizzare macchie colorate che ci danno la posizione di questi atomi nel materiale studiato.
La prima attrezzatura che ci ha permesso tale impresa di generare immagini reali di superfici con risoluzione atomica è stato il Microscopio Microscopio a scansione a effetto tunnel o semplicemente microscopio a scansione a effetto tunnel (STM). È quindi possibile risolvere superfici su scala atomica e visualizzare immagini reali di atomi e molecole sulla superficie di un solido.
Il microscopio a effetto tunnel (STM) è stato creato nel 1981 dagli scienziati Gerd Binning e Heinrich Rohrer, dell'IBM Zurigo, che nel 1986 hanno ricevuto il premio Nobel per la fisica per questa scoperta.
Il suo principio di funzionamento si basa sul principio della Meccanica Quantistica del duplice comportamento dell'elettrone, cioè può comportarsi a volte come una particella ea volte come un'onda. Ciò significa che, come un'onda, può penetrare in luoghi che, prima, secondo la Meccanica Classica, sarebbero stati impossibile e, inoltre, può scavalcare una potenziale barriera che separa classicamente due regioni. permesso. Quindi, è stato solo con la formulazione della Meccanica Quantistica che questi progressi sono stati possibili.
Pertanto, questa probabilità diversa da zero che l'onda ha di attraversare una barriera è un fenomeno noto come tunneling o tunneling.
Viene applicata una tensione elettrica tra un ago di tungsteno con una punta estremamente fine e il campione da analizzare. Questa tensione serve ad aumentare la probabilità di trasferimento di elettroni. Perché ciò che accadrà è che, quando l'ago si avvicina al campione, gli elettroni dell'ago verranno incanalati nel campione.
Questo ago si muove sulla superficie del materiale, scansionandolo, e gli elettroni tunnel generano una piccola corrente elettrica, che viene captata dal circuito macchina, inviando queste informazioni al computer, che rileva la topografia degli atomi sulla superficie del campione, cioè registra il loro rilievo (potenziale).
La forza della corrente dipende dalla distanza; e la sua costanza dipende dalla variazione della distanza tra la punta dell'ago e il campione.
Utilizzando questa tecnica, sono già state registrate diverse immagini atomiche di superfici di semiconduttori, nonché molecole adsorbite chimicamente.
I campioni analizzati devono essere conduttivi e, per un miglior risultato, devono essere eseguiti sotto vuoto. Possono essere prelevati anche in atmosfera, ma l'aria può rendere impuro il campione e compromettere l'immagine ottenuta.
Grazie all'invenzione dell'STM, è diventato possibile non solo visualizzare atomi e molecole, ma anche misurarli e manipolarli. E questo ha innescato lo sviluppo di un'ampia varietà di microscopi a scansione di sonda (SPM).
di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm