Πώς μετριούνται οι μικροσκοπικές αποστάσεις;

Η μέτρηση των μικροσκοπικών αποστάσεων απαιτεί εξειδικευμένες τεχνικές, καθώς οι παραδοσιακοί κυβερνήτες και δαγκάνες είναι υπερβολικά μεγάλες. Ακολουθούν μερικές κοινές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται:

1. Ηλεκτρονική μικροσκοπία:

* Ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης (TEM): Τα ηλεκτρόνια περνούν μέσα από ένα λεπτό δείγμα, δημιουργώντας μια εικόνα με βάση τον τρόπο διάσπασης των ηλεκτρόνων. Αυτή η τεχνική μπορεί να επιλύσει χαρακτηριστικά μέχρι το ατομικό επίπεδο (~ 0,1 nm).

* Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM): Μια επικεντρωμένη σαρώνει δέσμη ηλεκτρονίων σε όλη την επιφάνεια του δείγματος. Οι αλληλεπιδράσεις των ηλεκτρονίων με το δείγμα παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την τοπογραφία και τη σύνθεσή του. Το SEM έχει ανάλυση περίπου 1 nm.

2. Μικροσκοπία ατομικής δύναμης (AFM):

* Μια απότομη άκρη, που συνδέεται με ένα πρόβολο, σαρώνεται σε όλη την επιφάνεια ενός δείγματος. Η άκρη αλληλεπιδρά με τα άτομα της επιφάνειας και μετράται η εκτροπή του προβόλου, παρέχοντας μια 3D εικόνα της επιφάνειας. Η AFM μπορεί να επιτύχει ανάλυση υπο-νανομέτρου.

3. Διάθλαση ακτίνων Χ (XRD):

* Οι ακτινογραφίες κατευθύνονται σε ένα κρυσταλλικό δείγμα. Το πρότυπο περίθλασης των ακτίνων Χ αναλύεται για τον προσδιορισμό της διάταξης των ατόμων εντός του κρυστάλλου, επιτρέποντας τον υπολογισμό των διατομικών αποστάσεων. Το XRD χρησιμοποιείται για τη μελέτη υλικών με κρυσταλλικές δομές και η ανάλυση του είναι συνήθως στην περιοχή AngStrom (1 AngStrom =0,1 nm).

4. Μικροσκοπία φωτός:

* Ενώ δεν είναι τόσο ακριβείς όσο οι άλλες μεθόδους, η μικροσκοπία φωτός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση των αποστάσεων στο εύρος μικρομέτρου (1 μικρόμετρο =1000 nm). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί ορατό φως για να φωτίσει το δείγμα και η εικόνα μεγεθύνεται χρησιμοποιώντας φακούς.

5. Συμβολομετρία:

* Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί την παρεμβολή των φωτεινών κυμάτων για τη μέτρηση των αποστάσεων. Με τη μέτρηση της διαφοράς φάσης μεταξύ δύο δοκών φωτός, μπορεί κανείς να καθορίσει την απόσταση μεταξύ δύο σημείων. Η συμβολομετρία μπορεί να επιτύχει αναλύσεις στο εύρος νανομέτρου.

6. Φασματοσκοπικές τεχνικές:

* Ορισμένες φασματοσκοπικές μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση των αποστάσεων με βάση τα μήκη κύματος του φωτός που εκπέμπονται ή απορροφάται από μόρια. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό των μήκους των δεσμών και άλλων μοριακών διαστάσεων.

Η επιλογή της τεχνικής εξαρτάται από το μέγεθος του αντικειμένου που μετράται, την επιθυμητή ανάλυση και τη φύση του δείγματος.