Når man studerer atommodellene til Dalton, Thomson, Rutherford og Böhr, bemerkes det at atomer sees isolert. I virkeligheten er imidlertid ikke engang de mest avanserte mikroskopene i stand til å tillate oss å se et isolert atom.
Imidlertid ble det med utviklingen av teknologi opprettet maskiner som tillater oss å visualisere fargede flekker som gir oss plasseringen av disse atomene i det studerte materialet.
Det første utstyret som tillot oss en slik bragd å generere virkelige bilder av overflater med atomoppløsning, var mikroskopet Scanning Tunneling Microscope eller bare Scanning Tunneling Microscope (STM). Det er da mulig å løse overflater i atomskala og visualisere virkelige bilder av atomer og molekyler på overflaten av et fast stoff.
Tunnelmikroskopet (STM) ble opprettet i 1981 av forskerne Gerd Binning og Heinrich Rohrer, fra IBM Zürich, som til slutt mottok Nobelprisen i fysikk i 1986 for denne oppdagelsen.
Dets arbeidsprinsipp er basert på prinsippet for kvantemekanikk for elektronens doble oppførsel, det vil si at det kan oppføre seg noen ganger som en partikkel og noen ganger som en bølge. Dette betyr at den som en bølge kan trenge gjennom steder som det ifølge Klassisk Mekanikk ville vært umulig og i tillegg kan tunnelere gjennom en potensiell barriere som klassisk skiller to regioner. tillatt. Dermed var det bare med formuleringen av Quantum Mechanics at disse fremskrittene var mulige.
Dermed er denne ikke-sannsynligheten som bølgen har for å krysse en barriere et fenomen kjent som tunneling eller tunneling.
En elektrisk spenning påføres mellom en wolframnål med en ekstremt fin spiss og prøven som skal analyseres. Denne spenningen tjener til å øke sannsynligheten for elektronoverføring. Fordi det som vil skje, er at når nålen kommer nærmere prøven, vil elektronene fra nålen bli tunnelert inn i prøven.
Denne nålen beveger seg over overflaten av materialet, skanner den, og de tunnelerte elektronene genererer en liten elektrisk strøm som blir plukket opp av maskin krets, sende denne informasjonen til datamaskinen, som kartlegger topografien til atomene på overflaten av prøven, det vil si registrerer deres lettelse (potensiell).
Strømstyrken avhenger av avstanden; og dens bestandighet avhenger av variasjonen i avstanden mellom nålespissen og prøven.
Ved hjelp av denne teknikken er det allerede tatt opp flere atombilder av halvlederoverflater, samt kjemisk adsorberte molekyler.
De analyserte prøvene må være ledende, og for et bedre resultat må de gjøres i et vakuum. De kan også tas i atmosfæren, men luft kan gjøre prøven uren og kompromittere det oppnådde bildet.
Takket være oppfinnelsen av STM ble det ikke bare mulig å visualisere atomer og molekyler, men også å måle og manipulere dem. Og dette har utløst utviklingen av et bredt utvalg av skanningsprobemikroskop (SPM).
Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi
Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm