Pri proučevanju atomskih modelov Daltona, Thomsona, Rutherforda in Böhra je treba opozoriti, da atome vidimo ločeno. V resnici pa nam niti najbolj napredni mikroskopi ne morejo omogočiti, da bi videli izoliran atom.
Vendar pa so z razvojem tehnologije nastali stroji, ki nam omogočajo vizualizacijo barvnih lis, ki nam dajo lokacijo teh atomov v proučevanem materialu.
Prva oprema, ki nam je omogočila takšen podvig, da smo ustvarili resnične slike površin z atomsko ločljivostjo, je bil mikroskop Scanning Tunneling Microscope ali preprosto Scanning Tunneling Microscope (STM). Nato je mogoče rešiti površine v atomski lestvici in vizualizirati realne slike atomov in molekul na površini trdne snovi.
Tunelski mikroskop (STM) so leta 1981 ustvarili znanstvenika Gerd Binning in Heinrich Rohrer iz IBM-a v Zürichu, ki sta za to odkritje leta 1986 prejela Nobelovo nagrado za fiziko.
Njeno načelo delovanja temelji na principu kvantne mehanike dvojnega vedenja elektrona, to je, da se lahko obnaša včasih kot delček, včasih pa kot val. To pomeni, da lahko kot val prodre v kraje, ki bi bili po klasični mehaniki prej nemogoče, poleg tega pa lahko preide skozi potencialno pregrado, ki klasično ločuje dve regiji. dovoljeno. Tako je bil ta napredek mogoč šele s formulacijo kvantne mehanike.
Tako je ta ne-ničelna verjetnost, da val prečka pregrado, pojav, znan kot tuneliranje ali tuneliranje.
Med volframovo iglo z izjemno fino konico in vzorcem za analizo deluje električna napetost. Ta napetost služi za povečanje verjetnosti prenosa elektronov. Kajti zgodilo se bo, da ko se igla približa vzorcu, bodo elektroni iz igle tuneli v vzorec.
Ta igla se premika po površini materiala, skenira in tunelirani elektroni ustvarjajo majhen električni tok, ki ga pobere strojno vezje, ki te podatke pošlje računalniku, ki preučuje topografijo atomov na površini vzorca, torej beleži njihov relief (potencial).
Moč toka je odvisna od razdalje; njegova stalnost pa je odvisna od spreminjanja razdalje med konico igle in vzorcem.
S to tehniko je že posnetih več atomskih slik polprevodniških površin in kemično adsorbiranih molekul.
Analizirani vzorci morajo biti prevodni in za boljši rezultat morajo biti opravljeni v vakuumu. Lahko jih vzamemo tudi v ozračju, zrak pa lahko povzroči, da je vzorec nečist in ogrozi dobljeno sliko.
Zahvaljujoč izumu STM je bilo mogoče ne le vizualizirati atome in molekule, temveč tudi meriti in manipulirati z njimi. In to je sprožilo razvoj najrazličnejših mikroskopov s skenirnimi sondami (SPM).
Avtorica Jennifer Fogaça
Diplomiral iz kemije
Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm