Una introducció al microscopi electrònic d'exploració de túnel
El microscopi electrònic de túnel d'escaneig (STM) és una mena d'instrument que utilitza l'efecte túnel en teoria quàntica per sondejar l'estructura de la superfície de la matèria, utilitzant l'efecte de túnel quàntic dels electrons entre àtoms per convertir la disposició dels àtoms a la superfície de la matèria. a la informació de la imatge.
Introducció
La microscòpia electrònica de transmissió és útil per observar l'estructura global d'una substància, però és més difícil analitzar l'estructura superficial. Això es deu al fet que la microscòpia electrònica de transmissió consisteix en una electricitat d'alta energia que passa per la mostra per obtenir informació, que reflecteix la informació interna de la substància mostra. Tot i que la microscòpia electrònica d'escaneig (SEM) pot revelar certes condicions superficials, l'anomenada "superfície" analitzada sempre es troba a una certa profunditat perquè els electrons incidents sempre tenen una certa quantitat d'energia i penetren a l'interior de la mostra i la velocitat de trenat. també és molt limitada. La microscòpia electrònica d'emissió de camp (FEM) i la microscòpia d'ions de camp (FIM) es poden utilitzar bé per a estudis de superfície, però les mostres s'han de preparar especialment i només es poden col·locar a la punta d'una agulla molt fina, i les mostres s'han de capaç de suportar un camp elèctric elevat, que limita l'àmbit de la seva aplicació.
La microscòpia electrònica de túnel d'escaneig (STM) funciona amb un principi completament diferent. No obté informació sobre el material de la mostra mitjançant l'acció d'un feix d'electrons sobre la mostra (per exemple, microscopis electrònics de transmissió i d'escaneig), ni estudia el material de la mostra mitjançant la formació d'un corrent emès (per exemple, emissió d'electrons de camp). microscopis) mitjançant un camp elèctric elevat que dóna als electrons de la mostra més energia que el treball de despreniment, però sondejant un corrent de túnel a la superfície de la mostra, que es pot utilitzar per a la imatge de la superfície. És detectant el corrent de túnel a la superfície de la mostra a la imatge, per tal d'estudiar la superfície de la mostra.
Principi
El microscopi de túnel d'escaneig és un nou tipus de microscopi que pot distingir la morfologia superficial d'un sòlid detectant els corrents de túnel dels electrons en els àtoms a la superfície del sòlid segons el principi de l'efecte túnel de la mecànica quàntica.
A causa de l'efecte túnel dels electrons, els electrons del metall no estan completament confinats dins del límit de la superfície, és a dir, la densitat d'electrons no cau sobtadament a zero al límit de la superfície, sinó que decau exponencialment fora de la superfície; la longitud de desintegració és d'aproximadament 1 nm, que és la mesura de l'escapada d'electrons de la barrera de potencial superficial. Si dos metalls estan a prop l'un de l'altre, els seus núvols d'electrons es poden solapar; si s'aplica una petita tensió entre els dos metalls, es pot observar un corrent (anomenat corrent de túnel) entre ells.
