A pásztázó szonda mikroszkópia egyedülálló előnyei
Előszó:
Amikor a történelem az 1980-as évekre fejlődött, megszületett egy új típusú felületelemző műszer, amely fizikán alapul, és számos modern technológiát integrál, a pásztázó szondás mikroszkóp (STM). Az STM nemcsak nagy térbeli felbontással rendelkezik (akár O.1-ig). nm keresztirányban, és jobb, mint 0,01 nm hosszirányban), amely képes közvetlenül megfigyelni a Nem csak nagy térbeli felbontással rendelkezik (0,1 nm vízszintesen és 0,01 nm függőlegesen), közvetlenül megfigyelheti az atomi szerkezetet az anyag felszínén, de képes az atomokat és molekulákat is manipulálni, így az emberi lények szubjektív akaratát gyakorolja a természetre. Elmondható, hogy a pásztázó szondás mikroszkóp az emberi szem és kéz kiterjesztése, az emberi bölcsesség kristályosodása.
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 működés elve a kvantummechanikában az alagút átvezetési elvből származik. A magjában egy csúcs található, amely képes a minta felületén végigpásztázni egy 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 valós térben a felületről valós időben háromdimenziós kép állítható elő, amely felhasználható periodikus vagy nem periodikus felületi struktúrák vizsgálatára, és ez a megfigyelhető teljesítmény dinamikus folyamatok tanulmányozására használható. mint például a felületi diffúzió.
(3) Egyetlen atomi réteg lokális felületi szerkezete, nem pedig az egyedi kép vagy a teljes felület átlagos jellege figyelhető meg, így közvetlenül megfigyelhetők 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, például a felület különböző szintjein lévő állapotok sűrűségéről, a felületi elektroncsapdákról, a felületi potenciálgát változásairól. és az energiarés szerkezetét.
