დალტონის, ტომსონის, რეზერფორდისა და ბაჰრის ატომური მოდელების შესწავლისას აღინიშნა, რომ ატომები იზოლირებულად ჩანს. სინამდვილეში, ყველაზე მოწინავე მიკროსკოპებსაც კი არ ძალუძთ დაგვანახონ იზოლირებული ატომი.
ამასთან, ტექნოლოგიის განვითარებასთან ერთად შეიქმნა მანქანები, რომლებიც საშუალებას გვაძლევს ვიზუალიზოთ ფერადი ლაქები, რომლებიც გვაძლევს ამ ატომების ადგილმდებარეობას შესწავლილ მასალაში.
პირველი აპარატი, რამაც საშუალება მოგვცა ასეთი რეპუტაციისთვის ატომური გარჩევადობის მქონე ზედაპირების რეალური სურათების წარმოქმნაში, მიკროსკოპი იყო სკანირების გვირაბის მიკროსკოპი ან უბრალოდ გვირაბის მიკროსკოპი (STM). ამის შემდეგ შესაძლებელია ატომური მასშტაბის ზედაპირების ამოხსნა და მყარი მასალის ზედაპირზე ატომებისა და მოლეკულების რეალური სურათების წარმოდგენა.
გვირაბის მიკროსკოპი (STM) შეიქმნა 1981 წელს მეცნიერებმა გერდ ბინინგმა და ჰაინრიხ როერმა, IBM ციურიხიდან, რომლებიც ამ აღმოჩენისთვის 1986 წელს მიიღეს ნობელის პრემია ფიზიკაში.
მისი მუშაობის პრინციპი ემყარება ელექტრონის ორმაგი ქცევის კვანტური მექანიკის პრინციპს, ანუ მას შეუძლია მოიქცეს ხან ნაწილაკად, ხან ტალღად. ეს ნიშნავს, რომ, როგორც ტალღას, მას შეუძლია შეაღწიოს ისეთ ადგილებში, რომლებიც ადრე, კლასიკური მექანიკის თანახმად, იქნებოდა შეუძლებელია და, მით უმეტეს, შეუძლია გვირაბის გავლა პოტენციური ბარიერის გავლით, რომელიც კლასიკურად ჰყოფს ორ რეგიონს. დასაშვებია. ამრიგად, მხოლოდ კვანტური მექანიკის ფორმულირებით იყო შესაძლებელი ეს მიღწევები.
ამრიგად, ეს არა ნულოვანი ალბათობა, რომ ტალღამ გადალახოს ბარიერი, არის ფენომენი, რომელიც გვირაბის ან გვირაბის სახელით არის ცნობილი.
ვოლფრამის ნემსს უზომოდ წვრილი წვერით და გასაანალიზებელ ნიმუშს შორის გამოიყენება ელექტრული ძაბვა. ეს ძაბვა ემსახურება ელექტრონების გადაცემის ალბათობას. იმის გამო, რომ რა მოხდება, არის ის, რომ როდესაც ნემსი მიახლოვდება ნიმუშთან, ელექტრონი ნემსიდან გადავა ნიმუშში.
ეს ნემსი გადაადგილდება მასალის ზედაპირზე, სკანირებს მას და ტუნელირებული ელექტრონები წარმოქმნიან მცირე ელექტროენერგიას, რომელსაც იღებს მანქანების წრე, ამ ინფორმაციის გაგზავნით კომპიუტერში, რომელიც ატარებს ატომების ტოპოგრაფიას ნიმუშის ზედაპირზე, ანუ აფიქსირებს მათ რელიეფს (პოტენციური).
დენის სიძლიერე დამოკიდებულია მანძილზე; და მისი მუდმივა დამოკიდებულია ნემსის წვერსა და ნიმუშს შორის მანძილის ცვალებადობაზე.
ამ ტექნიკის გამოყენებით უკვე დაფიქსირებულია ნახევარგამტარული ზედაპირების რამდენიმე ატომური გამოსახულება, ისევე როგორც ქიმიურად ადსორბირებული მოლეკულები.
გაანალიზებული ნიმუშები უნდა იყოს გამტარი და უკეთესი შედეგის მისაღწევად, ვაკუუმში უნდა გაკეთდეს. მათი ატმოსფეროში გადაღებაც შეიძლება, მაგრამ ჰაერმა შეიძლება უწმინდური გახადოს ნიმუში და მიღებული სურათი კომპრომეტირება მოახდინოს.
STM გამოგონების წყალობით, შესაძლებელი გახდა არა მხოლოდ ატომებისა და მოლეკულების ვიზუალიზაცია, არამედ მათი გაზომვა და მანიპულირება. ამან გამოიწვია სკანირების ზონდის მიკროსკოპების (SPM) მრავალფეროვნების განვითარება.
ჯენიფერ ფოგაჩას მიერ
დაამთავრა ქიმია
წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm