Uvod u skenirajući tunelski elektronski mikroskop
Skenirajući tunelski elektronski mikroskop (STM) je vrsta instrumenta koji koristi efekat tuneliranja u kvantnoj teoriji da ispita strukturu površine materije, koristeći kvantni tunelski efekat elektrona između atoma za pretvaranje rasporeda atoma na površini materije. u informacije o slici.
Uvod
Transmisiona elektronska mikroskopija je korisna u posmatranju ukupne strukture supstance, ali je teže analizirati strukturu površine. To je zato što se transmisiona elektronska mikroskopija sastoji od električne energije visoke energije koja prolazi kroz uzorak kako bi se dobila informacija, koja odražava interne informacije supstance uzorka. Iako skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM) može otkriti određene površinske uvjete, takozvana "površina" analizirana je uvijek na određenoj dubini jer upadni elektroni uvijek imaju određenu količinu energije i prodiru u unutrašnjost uzorka, a brzina pletenja takođe je veoma ograničen. Emisiona elektronska mikroskopija polja (FEM) i poljska ionska mikroskopija (FIM) mogu se dobro koristiti za proučavanje površine, ali uzorci moraju biti posebno pripremljeni i mogu se staviti samo na vrh vrlo fine igle, a uzorci moraju biti može izdržati visoko električno polje, što ograničava opseg njegove primjene.
Skenirajuća tunelska elektronska mikroskopija (STM) radi na potpuno drugačijem principu. Ne dobija informacije o materijalu uzorka djelovanjem snopa elektrona na uzorak (npr. transmisijski i skenirajući elektronski mikroskop), niti proučava materijal uzorka tako što ga slika kroz formiranje emitirane struje (npr. mikroskopi) pomoću jakog električnog polja koje daje elektronima u uzorku više energije od rada odvajanja, ali sondiranjem tunelske struje na površini uzorka, koja se može koristiti za snimanje površine. To je detekcijom tunelske struje na površini uzorka za sliku, kako bi se proučavala površina uzorka.
Princip
Skenirajući tunelski mikroskop je nova vrsta mikroskopa koji može razlikovati površinsku morfologiju čvrste tvari otkrivanjem tunelskih struja elektrona u atomima na površini čvrste tvari prema principu tunelskog efekta u kvantnoj mehanici.
Zbog tunelskog efekta elektrona, elektroni u metalu nisu potpuno ograničeni unutar površinske granice, tj. gustoća elektrona ne pada naglo na nulu na granici površine, već eksponencijalno opada izvan površine; dužina raspada je oko 1 nm, što je mjera bijega elektrona iz površinske potencijalne barijere. Ako su dva metala blizu jedan drugom, njihovi elektronski oblaci mogu se preklapati; ako se između dva metala primeni mali napon, tada se između njih može uočiti struja (koja se zove tunelska struja).
