Els avantatges de la microscòpia amb sonda d'escaneig són particulars
Els avantatges únics del microscopi de sonda d'escaneig Pròleg:
Quan la història es va desenvolupar fins a la dècada de 1980, va néixer un nou tipus d'instrument d'anàlisi de superfícies basat en la física i que integrava una varietat de tecnologies modernes: el microscopi de sonda d'escaneig (STM). STM no només té una resolució espacial molt alta (fins a O.1nm en direcció horitzontal, millor que O.01nm en direcció vertical), pot observar directament l'estructura atòmica de la superfície del material i també pot manipular àtoms i molècules, de manera que la voluntat subjectiva humana s'imposa a la natura. Es pot dir que el microscopi de sonda d'escaneig és l'extensió dels ulls i les mans humans i la cristal·lització de la saviesa humana.
El principi de funcionament del microscopi de sonda d'escaneig es basa en diverses característiques físiques en el rang microscòpic o mesoscòpic, i detecta la interacció entre ambdós quan s'escaneja la superfície de la substància que s'ha d'estudiar per una sonda atòmicament fina, per tal d'obtenir el To Estudiar les propietats superficials de la matèria, la principal diferència entre els diferents tipus de SPM són les seves propietats de punta i les seves corresponents maneres en què la punta interactua amb la mostra.
El principi de funcionament prové del principi de túnel de la mecànica quàntica. El seu nucli és una punta d'agulla que pot escanejar la superfície de la mostra, té una certa tensió de polarització amb la mostra i té un diàmetre d'escala atòmica. Atès que la probabilitat de túnel d'electrons té una relació exponencial negativa amb l'amplada de la barrera de potencial V(r), quan la distància entre la punta i la mostra és molt propera, la barrera potencial entre elles es torna molt fina i els núvols d'electrons se superposen. un altre. Quan s'aplica una tensió, els electrons es poden transferir de la punta a la mostra o de la mostra a la punta a través de l'efecte túnel, formant un corrent de túnel. Enregistrant el canvi del corrent del túnel entre la punta de l'agulla i la mostra, es pot obtenir la informació de la topografia superficial de la mostra.
En comparació amb altres tècniques d'anàlisi de superfícies, SPM té avantatges únics:
(1) Té una alta resolució a nivell atòmic. La resolució de STM en la direcció paral·lela i perpendicular a la superfície de la mostra pot arribar a 0.1nm i 0.01nm, respectivament, i es poden resoldre àtoms únics.
(2) La imatge tridimensional de la superfície a l'espai real es pot obtenir en temps real, que es pot utilitzar per a l'estudi de l'estructura superficial periòdica o no periòdica. Aquest rendiment observable es pot utilitzar per a l'estudi de processos dinàmics com la difusió superficial.
(3) És possible observar l'estructura de la superfície local d'una sola capa atòmica, en lloc de la imatge individual o les propietats mitjanes de tota la superfície, de manera que els defectes superficials, la reconstrucció de la superfície, la morfologia i la posició dels adsorbents superficials i la es poden observar directament els canvis causats pels adsorbents. Reconstrucció de superfícies, etc.
(4) Pot funcionar en diferents entorns, com ara el buit, l'atmosfera i la temperatura normal, i fins i tot submergir la mostra en aigua i altres solucions, sense tecnologia especial de preparació de mostres, i el procés de detecció no danyarà la mostra. Aquestes característiques són especialment adequades per a l'estudi de mostres biològiques i l'avaluació de superfícies de mostres en diferents condicions experimentals, com ara el seguiment de mecanismes catalítics heterogenis, mecanismes superconductors i canvis de superfície dels elèctrodes durant les reaccions electroquímiques.
(5) En cooperació amb STS (Scanning Tunneling Spectroscopy), es pot obtenir informació sobre l'estructura electrònica de la superfície, com ara la densitat d'estats a diferents nivells de la superfície, pous d'electrons superficials, canvis en les barreres de potencial superficial i estructures de buit d'energia.
