Μπορούν τα άτομα να παρατηρηθούν χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά μικροσκόπια;
* Όριο ανάλυσης: Ακόμη και τα πιο ισχυρά ηλεκτρονικά μικροσκόπια έχουν όριο ανάλυσης. Αυτό το όριο καθορίζεται από το μήκος κύματος των χρησιμοποιούμενων ηλεκτρονίων. Ενώ τα μήκη κύματος ηλεκτρονίων είναι πολύ μικρότερα από τα μήκη κύματος φωτός, είναι ακόμα πολύ μεγάλα για να επιλύσουν μεμονωμένα άτομα.
* Μέγεθος ατόμου: Τα άτομα είναι απίστευτα μικροσκοπικά, μετρώντας μόνο μερικά angstroms σε διάμετρο (1 angstrom =0,1 νανομετό). Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούν να επιτύχουν αναλύσεις σε μερικά Angstroms, αλλά αυτό δεν αρκεί για να διακρίνει σαφώς τα μεμονωμένα άτομα.
Τι μπορούν να κάνουν τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια:
* Ατομικές δομές απεικόνισης: Ενώ δεν μπορούν να δείξουν μεμονωμένα άτομα, τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούν να αποκαλύψουν τη διάταξη των ατόμων μέσα σε ένα υλικό. Αυτό επιτυγχάνεται με την ανάλυση του τρόπου με τον οποίο τα ηλεκτρόνια διασκορπίζονται από τα άτομα, δημιουργώντας εικόνες που δείχνουν τη δομή του υλικού σε ατομική κλίμακα.
* Τοπογραφία επιφάνειας μελέτης: Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούν να παρέχουν λεπτομερείς εικόνες της επιφάνειας των υλικών, αποκαλύπτοντας χαρακτηριστικά όπως ελαττώματα, όρια κόκκων και μορφολογία επιφάνειας.
Άλλες τεχνικές για τη μελέτη των ατόμων:
* Μικροσκοπία σήραγγας σάρωσης (STM): Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί έναν αιχμηρό καθετήρα για να σαρώσει την επιφάνεια ενός υλικού και να δημιουργήσει μια εικόνα που βασίζεται στην κβαντική σήραγγα των ηλεκτρονίων. Έχει ψήφισμα με τη σειρά των ατομικών διαστάσεων και μπορεί ακόμη και να χειριστεί μεμονωμένα άτομα.
* Μικροσκοπία ατομικής δύναμης (AFM): Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί έναν αιχμηρό καθετήρα για να σαρώσει την επιφάνεια ενός υλικού και να δημιουργήσει μια εικόνα που βασίζεται στις δυνάμεις μεταξύ του ανιχνευτή και του υλικού. Έχει παρόμοια ανάλυση με STM και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον χειρισμό μεμονωμένων ατόμων.
Συνοπτικά, ενώ τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια είναι ισχυρά εργαλεία για τη μελέτη των υλικών στη νανοκλίμακα, δεν μπορούν να «δουν απευθείας» μεμονωμένα άτομα. Άλλες τεχνικές, όπως το STM και το AFM, είναι απαραίτητες για την απεικόνιση και τη χειρισμό των ατόμων.
