Када се проучавају атомски модели Далтона, Тхомсона, Рутхерфорда и Бохра, примећено је да се атоми виде изоловано. У стварности, међутим, ни најнапреднији микроскопи нису у стању да нам омогуће да видимо изоловани атом.
Међутим, развојем технологије створене су машине које нам омогућавају да визуализујемо обојене мрље које нам дају локацију ових атома у проучаваном материјалу.
Прва опрема која нам је омогућила такав подвиг да створимо стварне слике површина са атомском резолуцијом био је микроскоп Скенирајући тунелски микроскоп или једноставно скенирајући тунелски микроскоп (СТМ). Тада је могуће решити површине у атомској скали и визуализовати стварне слике атома и молекула на површини чврсте супстанце.
Тунелски микроскоп (СТМ) створили су 1981. године научници Герд Биннинг и Хеинрицх Рохрер из ИБМ-а у Цириху, који су на крају добили Нобелову награду за физику 1986. године за ово откриће.
Његов принцип рада заснован је на принципу квантне механике двоструког понашања електрона, односно може се понашати понекад као честица, а понекад као талас. То значи да као талас може продрети на места која би, пре, према Класичној механици, била немогуће и, поред тога, може проћи кроз потенцијалну баријеру која класично раздваја два региона. дозвољен. Дакле, тек са формулацијом квантне механике овај напредак је био могућ.
Дакле, ова различитост од нуле да талас пређе баријеру феномен је познат као тунелирање или тунелирање.
Електрични напон се примењује између волфрамове игле са изузетно финим врхом и узорка који се анализира. Овај напон служи за повећање вероватноће преноса електрона. Јер оно што ће се догодити је да ће се електрона из игле, када се игла приближи узорку, тунелирати у узорак.
Ова игла се креће површином материјала, скенира га, а тунелирани електрони генеришу малу електричну струју, коју хвата машинско коло, шаљући ове информације рачунару који истражује топографију атома на површини узорка, односно бележи њихов рељеф (потенцијал).
Снага струје зависи од удаљености; а његова постојаност зависи од промене удаљености између врха игле и узорка.
Помоћу ове технике већ је забележено неколико атомских слика полупроводничких површина, као и хемијски адсорбовани молекули.
Анализирани узорци морају бити проводљиви и, за бољи резултат, морају се радити у вакууму. Такође се могу узимати у атмосфери, али ваздух може учинити узорак нечистим и угрозити добијену слику.
Захваљујући изуму СТМ, постало је могуће не само да визуализује атоме и молекуле, већ и да их мери и манипулише њима. А ово је покренуло развој широког спектра микроскопа за скенирајуће сонде (СПМ).
Јеннифер Фогаца
Дипломирао хемију
Извор: Бразил Сцхоол - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/microscopio-tunelamento-com-varredura-stm.htm