ダルトン、トムソン、ラザフォード、ボーアの原子モデルを研究するとき、原子は孤立して見られることに注意してください。 しかし実際には、最先端の顕微鏡でさえ、孤立した原子を見ることができるわけではありません。
しかし、技術の発展に伴い、研究対象の材料内のこれらの原子の位置を示す色付きのスポットを視覚化できるマシンが作成されました。
原子分解能で表面の実像を生成するこのような偉業を可能にした最初の機器は顕微鏡でした 走査型トンネル顕微鏡または単に走査型トンネル顕微鏡（STM）。 その後、原子スケールで表面を分解し、固体の表面上の原子や分子の実像を視覚化することができます。
トンネル顕微鏡（STM）は、1981年にIBMチューリッヒの科学者GerdBinningとHeinrichRohrerによって作成されました。彼は、この発見により1986年にノーベル物理学賞を受賞しました。
その動作原理は、電子の二重の振る舞いの量子力学の原理に基づいています。つまり、粒子として振る舞うことも、波として振る舞うこともあります。 これは、波として、古典力学によれば、以前はそうだった場所に浸透できることを意味します 不可能であり、さらに、古典的に2つの領域を分離する潜在的な障壁を通り抜けることができます。 許可されます。 したがって、これらの進歩が可能になったのは、量子力学の定式化によってのみでした。
したがって、波がバリアを通過するこのゼロ以外の確率は、トンネリングまたはトンネリングとして知られる現象です。
先端が非常に細いタングステン針と分析対象サンプルの間に電圧を印加します。 この電圧は、電子移動の確率を高めるのに役立ちます。 何が起こるかというと、針がサンプルに近づくと、針からの電子がサンプルにトンネリングされるからです。
この針は材料の表面上を移動してスキャンし、トンネルされた電子は小さな電流を生成します。 機械回路は、この情報をコンピューターに送信します。コンピューターは、サンプルの表面にある原子のトポグラフィーを調査します。つまり、それらのレリーフを記録します。 （潜在的な）。
電流の強さは距離に依存します。 そしてその不変性は、針先とサンプルの間の距離の変化に依存します。
この技術を使用して、半導体表面のいくつかの原子画像、および化学的に吸着された分子がすでに記録されています。
分析されたサンプルは導電性である必要があり、より良い結果を得るには、真空中で行う必要があります。 それらは大気中で撮影することもできますが、空気はサンプルを不純にし、得られる画像を損なう可能性があります。
STMの発明のおかげで、原子や分子を視覚化するだけでなく、それらを測定および操作することも可能になりました。 そしてこれが、多種多様な走査型プローブ顕微鏡（SPM）の開発のきっかけとなりました。
ジェニファー・フォガサ
化学を卒業
ソース： ブラジルの学校- https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm