בעת לימוד המודלים האטומיים של דלתון, תומסון, רתרפורד ובוהר, מצוין כי האטומים נראים בבידוד. אולם במציאות, אפילו המיקרוסקופים המתקדמים ביותר אינם מסוגלים לאפשר לנו לראות אטום מבודד.
עם זאת, עם התפתחות הטכנולוגיה נוצרו מכונות המאפשרות לנו לדמיין כתמים צבעוניים המעניקים לנו את מיקומם של אטומים אלה בחומר הנלמד.
הציוד הראשון שאיפשר לנו הישגים כאלה ליצור תמונות אמיתיות של משטחים ברזולוציה אטומית היה המיקרוסקופ סריקת מיקרוסקופ מנהור או פשוט מיקרוסקופ מנהור (STM). לאחר מכן ניתן לפתור משטחים בקנה מידה אטומי ולדמיין תמונות אמיתיות של אטומים ומולקולות על פני מוצק.
מיקרוסקופ המנהור (STM) נוצר בשנת 1981 על ידי המדענים גרד בינינג והיינריך רורר, מ- IBM ציריך, שבסופו של דבר קיבלו את פרס נובל לפיזיקה בשנת 1986 על תגלית זו.
עקרון העבודה שלו מבוסס על העיקרון של מכניקת הקוונטים של ההתנהגות הכפולה של האלקטרון, כלומר, הוא יכול להתנהג לפעמים כחלקיק ולפעמים כגל. פירוש הדבר שכגל הוא יכול לחדור למקומות שלפני, על פי מכניקה קלאסית, יהיו בלתי אפשרי, ויתרה מכך, יכול להתעלות דרך מחסום פוטנציאלי המפריד בין שני אזורים באופן קלאסי. מוּתָר. לפיכך, רק בניסוח מכניקת הקוונטים התאפשרו התקדמות זו.
לפיכך, ההסתברות הלא-אפסית הזו שיש לגל לחצות מחסום היא תופעה המכונה מנהור או מנהור.
מתח חשמלי מוחל בין מחט טונגסטן עם קצה דק במיוחד לבין הדגימה שניתנת. מתח זה מגביר את ההסתברות להעברת אלקטרונים. מכיוון שמה שיקרה הוא שככל שהמחט תתקרב לדגימה, האלקטרונים מהמחט יסתדרו לדגימה.
מחט זו נעה מעל פני השטח של החומר, סורקת אותו, והאלקטרונים המנהרות מייצרים זרם חשמלי קטן, אותו מרים ה מעגל מכונה, ושולח מידע זה למחשב, הסוקר את הטופוגרפיה של האטומים על פני המדגם, כלומר, מתעד את הקלה שלהם (פוטנציאל).
חוזק הזרם תלוי במרחק; וקביעותו תלויה בשונות המרחק בין קצה המחט לדגימה.
באמצעות טכניקה זו כבר תועדו כמה תמונות אטומיות של משטחי מוליכים למחצה, כמו גם מולקולות שספגו כימית.
הדגימות המנותחות חייבות להיות מוליכות וכדי לקבל תוצאה טובה יותר, חייבות להיעשות בוואקום. הם יכולים להילקח גם באטמוספרה, אך אוויר יכול לגרום לדגימה לטמא ולפשר את התמונה המתקבלת.
הודות להמצאת ה- STM, התאפשר לא רק לדמיין אטומים ומולקולות, אלא גם למדוד ולתפעל אותם. וזה עורר התפתחות של מגוון רחב של מיקרוסקופי בדיקות סריקה (SPM).
מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm