什么是掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope)？

掃描隧道顯微鏡（STM）是一種新型的顯微鏡，它不像傳統的光學顯微鏡那樣使用反射光，而是利用樣品和探針尖端之間的量子隧穿來成像，其分辨率可以高達0.1nm的橫向分辨率和0.01nm的深度分辨率這比使用最好的電子顯微鏡所能達到的...

掃描隧道顯微鏡（STM）是一種新型的顯微鏡，它不像傳統的光學顯微鏡那樣使用反射光，而是利用樣品和探針尖端之間的量子隧穿來成像，其分辨率可以高達0.1nm的橫向分辨率和0.01nm的深度分辨率這比使用最好的電子顯微鏡所能達到的分辨率高出幾倍。科學家帶燒杯的STM可以在多種環境中工作：除了超高真空，它還可以在水、空氣等飽和的環境中工作。這使得顯微鏡非常靈活。但是，掃描隧道顯微鏡的表面必須非常干凈，掃描隧道顯微鏡的尖端必須非常鋒利，這給成像帶來了實際的挑戰。掃描隧道顯微鏡是由格德·賓尼格和海因里希·羅赫爾于1981年開發的。1986年，他們因在STM方面的研究而獲得諾貝爾物理學獎。STM尖端非常鋒利，只有一個原子。當尖端"鈍"并且由兩個原子而不是一個原子組成時，這會導致圖像更加模糊。創造足夠鋒利的尖端的挑戰促使研究人員探索將碳納米管用作STM尖端，由于它們非常堅硬，易于制造。尖端有時被稱為"觸針"，鉑銥的組合是使用最廣泛的尖端材料之一。與許多其他顯微鏡一樣，通常需要先進的減振來創建有用的STM。在最早的系統中，使用了磁懸浮方案，盡管今天以彈簧為基礎的系統最受歡迎。在STMs成為常識后不久，一名高中生就能夠用大約100美元（USD）的材料制作出一個粗糙的系統。示波器被用作成像屏幕。STM的尖端由壓電陶瓷或壓電晶體引導，它以一種很小但非常可預測的方式彎曲以響應電場在STM中，尖端的運動完全由計算機控制。

發表于 2020-09-18 07:55
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分類：科學教育

什么是掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope)？

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