Μπορούν τα άτομα να παρατηρηθούν με ένα συνηθισμένο μικροσκόπιο φωτός;
* Όρια ανάλυσης: Τα μικροσκόπια φωτός λειτουργούν φωτίζοντας ένα δείγμα με φως και στη συνέχεια μεγεθύνοντας το φως που διέρχεται ή αντικατοπτρίζεται από το δείγμα. Η ανάλυση ενός μικροσκοπίου φωτός περιορίζεται από το μήκος κύματος του χρησιμοποιούμενου φωτός. Το μικρότερο αντικείμενο που μπορεί να επιλυθεί είναι περίπου το ήμισυ του μήκους κύματος του χρησιμοποιούμενου φωτός.
* Μέγεθος ατόμων: Τα άτομα είναι απίστευτα μικρά, της τάξης των νανομέτρων. Το μήκος κύματος του ορατού φωτός είναι πολύ μεγαλύτερο από το μέγεθος ενός ατόμου (εκατοντάδες νανομέτρων). Επομένως, τα ελαφρά κύματα απλά διαθλαστούν γύρω από τα άτομα και δεν παρέχουν αρκετές λεπτομέρειες για να τα απεικονίσουν.
Τι χρειάζεται για να δείτε άτομα:
Για να δούμε άτομα, χρειαζόμαστε εργαλεία που μπορούν να επιλύσουν αντικείμενα σε πολύ μικρότερες κλίμακες από τα μικροσκόπια φωτός:
* ηλεκτρονικά μικροσκόπια: Αυτά τα μικροσκόπια χρησιμοποιούν δοκούς ηλεκτρονίων αντί για φως. Τα ηλεκτρόνια έχουν πολύ μικρότερα μήκη κύματος από το φως, επιτρέποντας πολύ υψηλότερη ανάλυση. Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απεικόνιση μεμονωμένων ατόμων.
* Μικροσκόπια σήραγγας σάρωσης (STMS): Αυτά τα μικροσκόπια χρησιμοποιούν ένα αιχμηρό μεταλλικό άκρο για να σαρώσουν την επιφάνεια ενός υλικού. Η άκρη έρχεται πολύ κοντά στην επιφάνεια και ένα κβαντικό μηχανικό αποτέλεσμα που ονομάζεται "σήραγγα" επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να ρέουν μεταξύ της άκρης και της επιφάνειας. Η ροή ρεύματος μετράται και αυτές οι πληροφορίες χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μιας εικόνας της επιφάνειας. Τα STMs μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απεικόνιση μεμονωμένων ατόμων και ακόμη και να τα χειριστούν.
Συνοπτικά: Τα άτομα είναι πολύ μικρά για να το βλέπουμε με τα μικροσκόπια φωτός που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή ζωή. Χρειαζόμαστε εξειδικευμένα εργαλεία όπως ηλεκτρονικά μικροσκόπια ή μικροσκόπια σήραγγας σάρωσης για να απεικονίσουν αυτά τα μικροσκοπικά δομικά στοιχεία της ύλης.
