A pásztázó szonda mikroszkópia egyedülálló előnyei
A Scanning Probe Microscopy működési elve a mikroszkópos vagy mezoszkópikus tartományban különböző fizikai tulajdonságokon alapul, és a köztük lévő kölcsönhatást a vizsgált anyag felszíne feletti, nagyon finom atomi linearitású pásztázási szondával érzékelik, annak érdekében, hogy A vizsgált anyag felületi tulajdonságainak megszerzéséhez a fő különbség a különböző típusú SPM-ek között a tűk jellemzőiben és a tűmintákkal való kölcsönhatás megfelelő módjaiban rejlik.
A működési elv a kvantummechanikában az alagút átvezetési elvből származik. A magjában egy csúcs található, amely képes átpásztázni a minta felületét bizonyos előfeszítő feszültséggel közte és a minta között, és amelynek átmérője az atomi skálán van. Mivel az elektronalagút esélye negatív exponenciális összefüggést mutat a V(r) potenciálgát szélességével, amikor a tű hegye és a minta közötti távolság nagyon közel van, a köztük lévő potenciálgát nagyon vékony lesz, és a az elektronfelhők átfedik egymást, és a tű hegye és a minta közé feszültséget kapcsolva az elektronok az alagút effektuson keresztül a tű hegyéről a mintára, illetve a mintából a tű hegyére vihetők át alagutat képezve. jelenlegi. A csúcs és a minta közötti alagútáram változásainak rögzítésével információt kaphatunk a minta felületi morfológiájáról.
Az SPM egyedülálló előnyökkel rendelkezik más felületelemző technikákkal szemben:
(1) Nagy felbontás atomi szinten, 0,1 nm felbontással párhuzamosan és 0,01 nm merőlegesen a minta felületére, ahol az egyes atomok felbonthatók.
(2) A felületről valós időben háromdimenziós kép készíthető a valós térben, amely felhasználható periodikus vagy nem periodikus felületi struktúrák tanulmányozására, és ez a megfigyelhető teljesítmény dinamikus folyamatok tanulmányozására használható. mint például a felületi diffúzió.
(3) Egyetlen atomi réteg lokális felületi szerkezetét lehet megfigyelni, nem pedig az egyedi képet vagy a teljes felület átlagos jellegét, így közvetlenül megfigyelhető a felületi hibák, a felületi rekonstrukció, a morfológiája és elhelyezkedése. felületi adszorbátumok, és az adszorbátumok által okozott felületi rekonstrukció.
(4) Különböző környezetben, például vákuumban, atmoszférában, szobahőmérsékleten, stb. képes működni, sőt a mintát vízbe és egyéb oldatokba is merítheti, ami nem igényel különleges mintavételi technikát és nem károsítja a mintát a detektálás során folyamat. Ezek a tulajdonságok különösen alkalmasak biológiai minták vizsgálatára és a minta felületének értékelésére különböző kísérleti körülmények között, mint például a többfázisú katalitikus mechanizmus, szupravezetési mechanizmus, valamint az elektrokémiai reakciók során bekövetkező elektródfelület-változások monitorozása.
(5) A pásztázó alagútspektroszkópiával (STS) kombinálva információkat nyerhetünk a felület elektronszerkezetéről, mint például az állapotok sűrűsége a felület különböző szintjein, a felületi elektroncsapdák, a felületi potenciálgát változásai. és az energiarés szerkezetét.
