Când se studiază modelele atomice ale lui Dalton, Thomson, Rutherford și Böhr, se observă că atomii sunt văzuți izolat. În realitate, însă, nici măcar cele mai avansate microscoape nu sunt capabile să ne permită să vedem un atom izolat.
Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea tehnologiei, au fost create mașini care ne permit să vizualizăm pete colorate care ne oferă locația acestor atomi în materialul studiat.
Primul echipament care ne-a permis astfel de fapte să generăm imagini reale de suprafețe cu rezoluție atomică a fost Microscopul Microscop de scanare cu tunel sau pur și simplu microscop de scanare cu tunel (STM). Apoi este posibil să se rezolve suprafețele la scară atomică și să se vizualizeze imagini reale ale atomilor și moleculelor de pe suprafața unui solid.
Microscopul de tunel (STM) a fost creat în 1981 de oamenii de știință Gerd Binning și Heinrich Rohrer, de la IBM Zurich, care au ajuns să primească Premiul Nobel pentru fizică în 1986 pentru această descoperire.
Principiul său de funcționare se bazează pe principiul mecanicii cuantice a comportamentului dual al electronului, adică se poate comporta uneori ca o particulă și alteori ca o undă. Aceasta înseamnă că, ca undă, poate pătrunde în locuri care, înainte, conform mecanicii clasice, ar fi imposibil și, în plus, poate face tunel printr-o barieră potențială care separă clasic două regiuni. permis. Astfel, doar cu formularea mecanicii cuantice au fost posibile aceste progrese.
Astfel, această probabilitate non-zero ca valul să traverseze o barieră este un fenomen cunoscut sub numele de tunelare sau tunelare.
Se aplică o tensiune electrică între un ac de tungsten cu un vârf extrem de fin și proba care urmează să fie analizată. Această tensiune servește la creșterea probabilității transferului de electroni. Pentru că ceea ce se va întâmpla este că, pe măsură ce acul se apropie de probă, electronii din ac vor fi tunelați în probă.
Acest ac se deplasează peste suprafața materialului, scanându-l, iar electronii tunelați generează un mic curent electric, care este preluat de circuitul mașinii, trimiterea acestor informații la computer, care supraveghează topografia atomilor de pe suprafața eșantionului, adică înregistrează relieful lor (potenţial).
Puterea curentului depinde de distanță; iar constanța sa depinde de variația distanței dintre vârful acului și eșantion.
Folosind această tehnică, au fost deja înregistrate mai multe imagini atomice ale suprafețelor semiconductoare, precum și molecule adsorbite chimic.
Probele analizate trebuie să fie conductoare și, pentru un rezultat mai bun, trebuie făcute în vid. Ele pot fi luate și în atmosferă, dar aerul poate face proba nepură și compromite imaginea obținută.
Datorită invenției STM, a devenit posibilă nu numai vizualizarea atomilor și moleculelor, ci și măsurarea și manipularea acestora. Și acest lucru a declanșat dezvoltarea unei largi varietăți de microscopuri cu sondă de scanare (SPM).
De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm
