Тунельний мікроскоп

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Схема роботи сканувального тунельного мікроскопа
Зображення отримане за допомогою сканувального тунельного мікроскопа. На зображенні моношар нормального алкану C46H94

Сканувальна тунельна мікроскопія (СТМ) (англ. scanning tunneling microscope) — метод дослідження детальної структури електропровідної поверхні з атомною точністю. В основі його лежить використання тунельного ефекту, що здійснюється так: до кінчика тоненької (молекулярних розмірів) голки, що розміщена над поверхнею, прикладається певна (дуже мала) напруга, що викликає невеликий квантово-механiчний тунельний струм для подолання енергетичного бар'єра між кінчиком голки та поверхнею. За величиною цього струму створюється топографічна карта поверхні. Збільшення напруги може привести до зміщення атомів поверхні або й викликати хімічну реакцію.

Історія[ред. | ред. код]

Тунельний мікроскоп винайшли Герд Біннінг і Генріх Рорер зі швейцарського відділення IBM, за що отримали Нобелівську премію з фізики за 1986 рік разом із винахідником електронного мікроскопа Ернстом Рускою. У своєї Нобелівської лекції Рорер і Біннінг написали:

« …Через приблизно два роки, незадовго до одержання перших зображень, ми довідалися про статтю Р. Янга зі співавторами[1], у якій було дано опис польового випромінюючого мікроскопа, названого авторами «топографайнером» (topografiner). Цей мікроскоп мав багато спільного зі СТМ, якщо не вважати того, що вістря розташовувалося досить далеко від поверхні … Якби вони оцінили хоча б теоретично роздільну здатність тунелювання при скануванні, те, імовірно, прийшли б до нової ідеї — Сканувальної Тунельної Мікроскопії. Вони підійшли до цієї ідеї ближче, ніж хто-небудь інший.[2] «

Див. також роботи Рассела Янга, що були надруковані значно раніше [3][4]

Принцип дії[ред. | ред. код]

Принцип дії тунельного мікроскопа заснований на пропусканні тунельного струму між тонким щупом і поверхнею. Щуп сканує поверхню в горизонтальній площині і переміщається у вертикальній площині таким чином, щоб підтримувати струм на постійному рівні. Вертикальні переміщення задаються прикладеною напругою, яка й фіксується для кожної точки поверхні, дозволяючи побудувати рельєф.

Див. також[ред. | ред. код]

Література[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. |R. Young, J. Ward, and F. Scire, The Topografiner: An Instrument for Measuring Surface Microtopography, Rev. Sci.Instrum. 43, 999—1011 (1972).
  2. Вinnig G., Rоhrеr Н. Scanning Tunneling Microscopy — From Birth to Adolescence: Nobel Lecture. Stockholm December 8, 1986.
  3. R. D. Young, Field Emission Ultramicrometer, Rev. Sci. Instrum.37, 275—278 (1966).
  4. R. D. Young, Surface microtopography, Phys. Today 24 (11),42-49 (1971).