Τι είναι ένα εργαλείο που βοηθά τους επιστήμονες εικόνες ατόμων και μορίων;

Το εργαλείο που βοηθά τους επιστήμονες να εικόνες άτομα και μόρια ονομάζονται A μικροσκόπιο σήραγγας σάρωσης (STM) .

Δείτε πώς λειτουργεί:

* Κβαντική σήραγγα: Το STM βασίζεται σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται κβαντική σήραγγα. Τα ηλεκτρόνια μπορούν να "σήραγγα" μέσα από ένα μικροσκοπικό κενό, ακόμα κι αν δεν έχουν αρκετή ενέργεια για να πηδούν πάνω από αυτό κλασικά.

* αιχμηρή συμβουλή: Ένα STM χρησιμοποιεί μια πολύ απότομη άκρη, συνήθως κατασκευασμένη από μέταλλο όπως βολφράμιο ή πλατίνα. Αυτή η συμβουλή φέρεται πολύ κοντά στην επιφάνεια του δείγματος που μελετάται.

* Προκατάληψη τάσης: Εφαρμόζεται μια μικρή τάση μεταξύ της άκρης και του δείγματος. Αυτό δημιουργεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει μεταξύ του άκρου και του δείγματος, λόγω της κβαντικής σήραγγας.

* Σάρωση: Στη συνέχεια, η άκρη μετακινείται στην επιφάνεια του δείγματος, γραμμική γραμμή, σε ένα μοτίβο ράστερ.

* ύψος και ρεύμα: Καθώς η άκρη σαρώνει, η αντοχή του ρεύματος σήραγγας αλλάζει με την απόσταση μεταξύ του άκρου και των ατόμων επιφάνειας. Αυτή η αλλαγή στο ρεύμα χρησιμοποιείται για να χαρτογραφήσει την τοπογραφία της επιφάνειας και να δημιουργήσει μια εικόνα.

Βασικά χαρακτηριστικά:

* Ατομική ανάλυση: Το STM μπορεί να επιτύχει ατομική ανάλυση, που σημαίνει ότι μπορεί να δείξει μεμονωμένα άτομα και μόρια.

* ευαισθησία επιφάνειας: Είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο στη δομή της επιφάνειας των υλικών.

* ευπροσάρμοστο: Το STM μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μελετήσει ένα ευρύ φάσμα υλικών, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων, των ημιαγωγών και των βιολογικών μορίων.

Άλλες τεχνικές:

Ενώ το STM είναι ένα ισχυρό εργαλείο για απεικόνιση σε ατομικό επίπεδο, υπάρχουν και άλλες τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη ατόμων και μορίων:

* Ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης (TEM): Χρησιμοποιεί μια δέσμη ηλεκτρονίων για τη δημιουργία εικόνων πολύ λεπτών δειγμάτων.

* Μικροσκοπία ατομικής δύναμης (AFM): Μετρά τις δυνάμεις μεταξύ της άκρης και της επιφάνειας του δείγματος.

* Κρυσταλογραφία ακτίνων Χ: Χρησιμοποιεί ακτινογραφίες για να προσδιορίσει την τρισδιάστατη δομή των μορίων.

Αυτές οι τεχνικές, μαζί με το STM, παρέχουν στους επιστήμονες βασικά εργαλεία για να εξερευνήσουν τον μικροσκοπικό κόσμο των ατόμων και των μορίων.