A pásztázó szonda mikroszkópia egyedülálló előnyei
A pásztázó szondás mikroszkóp működési elve a mikroszkópos vagy mezoszkópikus tartomány különböző fizikai jellemzőire épül, és a kettő közötti kölcsönhatást észleli, amikor egy atomi vékony szondával pásztázza a vizsgálandó anyag felületét, hogy megkapja a tanulmányozza az anyag felületi tulajdonságait, a fő különbség a különböző típusú SPM-ek között a hegy tulajdonságaiban van, és a csúcs és a minta közötti kölcsönhatás megfelelő módja.
A működési elv a kvantummechanika alagútelvéből származik. Magja egy tűhegy, amely képes a minta felületén pásztázni, bizonyos előfeszítési feszültséggel rendelkezik a mintával, és atomi skála átmérőjű. Mivel az elektronalagút valószínűsége negatív exponenciális összefüggésben van a potenciálgát V(r) szélességével, ha a csúcs és a minta távolsága nagyon közel van, a köztük lévő potenciálgát nagyon vékony lesz, és az elektronfelhők átfedik egymást. egymás. Feszültség alkalmazásakor az elektronok az alagúthatáson keresztül a csúcsról a mintára vagy a mintából a csúcsra vihetők át, alagútáramot képezve. A tűhegy és a minta közötti alagútáram változásának rögzítésével megkaphatjuk a minta felszíni topográfiájának információit.
Más felületelemzési technikákkal összehasonlítva az SPM egyedülálló előnyökkel rendelkezik:
(1) Atomszintű nagy felbontású. Az STM felbontása a minta felületével párhuzamos és arra merőleges irányban elérheti a 0,1 nm-t, illetve a 0,01 nm-t, és egyes atomok rezolválhatók.
(2) A valós térben lévő felület háromdimenziós képe valós időben nyerhető, amely felhasználható periodikus vagy nem periodikus felületszerkezet vizsgálatára. Ez a megfigyelhető teljesítmény dinamikus folyamatok, például felületi diffúzió tanulmányozására használható.
(3) Lehetőség van egy-egy atomréteg lokális felületi szerkezetének megfigyelésére, nem pedig az egyedi képre vagy a teljes felület átlagos tulajdonságaira, így a felületi hibák, a felületi rekonstrukció, a felületi adszorbensek morfológiája és helyzete, valamint a az adszorbensek okozta változások közvetlenül megfigyelhetők. Felületrekonstrukció stb.
(4) Különböző környezetekben, például vákuumban, atmoszférában és normál hőmérsékleten működhet, és még a mintát vízbe és más oldatokba is merítheti, speciális minta-előkészítési technológia nélkül, és a kimutatási folyamat nem károsítja a mintát. Ezek a tulajdonságok különösen alkalmasak biológiai minták vizsgálatára és mintafelületek értékelésére különböző kísérleti körülmények között, például heterogén katalitikus mechanizmusok, szupravezető mechanizmusok, elektrokémiai reakciók során bekövetkező elektródfelület-változások monitorozására.
(5) Az STS-sel (Scanning Tunneling Spectroscopy) együttműködve információk nyerhetők a felületi elektronszerkezetről, például a felület különböző szintjein lévő állapotok sűrűségéről, a felületi elektronkutakról, a felületi potenciálgát változásairól és az energiarés szerkezeteiről.
