Pētot Daltona, Tomsona, Rezerforda un Bēra atomu modeļus, tiek atzīmēts, ka atomi tiek skatīti atsevišķi. Tomēr patiesībā pat vismodernākie mikroskopi nespēj ļaut mums redzēt izolētu atomu.
Tomēr, attīstoties tehnoloģijai, tika izveidotas mašīnas, kas ļauj mums vizualizēt krāsainus plankumus, kas dod mums šo atomu atrašanās vietu pētītajā materiālā.
Pirmais aprīkojums, kas ļāva mums šādam varoņdarbam ģenerēt reālus virsmu attēlus ar atomu izšķirtspēju, bija mikroskops Skenējošais tunelēšanas mikroskops vai vienkārši skenējošais tunelēšanas mikroskops (STM). Pēc tam ir iespējams atrisināt virsmas atomu mērogā un vizualizēt reālus atomu un molekulu attēlus uz cietas vielas virsmas.
Tuneļa mikroskopu (STM) 1981. gadā izveidoja zinātnieki Gerd Binning un Heinrich Rohrer no IBM Cīrihe, kuri par šo atklājumu 1986. gadā saņēma Nobela prēmiju fizikā.
Tās darbības princips ir balstīts uz kvantu mehānikas principu par elektrona divējādu uzvedību, tas ir, tas dažreiz var izturēties kā daļiņa, bet dažreiz kā vilnis. Tas nozīmē, ka kā vilnis tas var iekļūt vietās, kuras pirms tam, pēc Klasiskās mehānikas domām, būtu neiespējami, un turklāt tas var iet caur potenciālu barjeru, kas klasiski atdala divus reģionus. atļauts. Tādējādi šie sasniegumi bija iespējami tikai ar kvantu mehānikas formulēšanu.
Tādējādi šī varbūtība, kas nav nulle, vilnim šķērsojot barjeru, ir parādība, kas pazīstama kā tunelēšana vai tunelēšana.
Starp volframa adatu ar ārkārtīgi smalku galu un analizējamo paraugu tiek izmantots elektriskais spriegums. Šis spriegums kalpo, lai palielinātu elektronu pārneses varbūtību. Tā kā notiks, ka tad, kad adata pietuvosies paraugam, adatas elektroni tiks ievadīti paraugā.
Šī adata pārvietojas pa materiāla virsmu, to skenējot, un tuneļa elektroni rada nelielu elektrisko strāvu, kuru uztver mašīnu ķēde, nosūtot šo informāciju datoram, kas apseko atomu topogrāfiju uz parauga virsmas, tas ir, reģistrē to reljefu (potenciāls).
Strāvas stiprums ir atkarīgs no attāluma; un tā nemainīgums ir atkarīgs no attāluma izmaiņām starp adatas galu un paraugu.
Izmantojot šo paņēmienu, jau ir ierakstīti vairāki pusvadītāju virsmu atomu attēli, kā arī ķīmiski adsorbētas molekulas.
Analizētajiem paraugiem jābūt vadošiem, un, lai iegūtu labāku rezultātu, tie jāveic vakuumā. Tos var uzņemt arī atmosfērā, bet gaiss var padarīt paraugu nešķīstu un apdraudēt iegūto attēlu.
Pateicoties STM izgudrojumam, kļuva iespējams ne tikai vizualizēt atomus un molekulas, bet arī izmērīt un manipulēt ar tiem. Un tas ir izraisījis visdažādāko skenējošo zondes mikroskopu (SPM) attīstību.
Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm