Koncept/Princip/Struktura/Karakteristike skenirajućeg probnog mikroskopa
Skenirajući probni mikroskop je zbirni naziv za različite nove tipove probnih mikroskopa (mikroskopa atomske sile, mikroskop elektrostatičke sile, mikroskop magnetne sile, skenirajući mikroskop ionske provodljivosti, skenirajući elektrohemijski mikroskop itd.) razvijenih na bazi skenirajućeg tunelskog mikroskopa. To je instrument za površinsku analizu razvijen na međunarodnom nivou posljednjih godina.
Princip i struktura skenirajuće sondne mikroskopije
Osnovni princip rada skenirajućeg sonde mikroskopa je da koristi interakciju između sonde i površinskih atoma i molekula uzorka, odnosno da formira različita fizička polja interakcije kada su sonda i površina uzorka blizu nanoskala, i da se dobije morfologija površine uzorka detekcijom odgovarajućih fizičkih veličina. Skenirajući sondni mikroskop sastoji se od pet dijelova: sonde, skenera, senzora pomaka, kontrolera, sistema za detekciju i sistema slike.
Kontrolor pomiče uzorak okomito i horizontalno kroz skener kako bi stabilizirao udaljenost (ili fizičku količinu interakcije) između sonde i uzorka na fiksnoj vrijednosti; Istovremeno pomičite uzorak u horizontalnoj ravnini xy, tako da sonda skenira površinu uzorka duž putanje skeniranja. Skenirajući sondni mikroskop detektuje relevantne signale fizičke veličine interakcije između sonde i uzorka pomoću sistema za detekciju, dok održava stabilnu udaljenost između sonde i uzorka; U slučaju stabilnih fizičkih veličina u interakciji, udaljenost između sonde i uzorka detektuje se senzorom vertikalnog pomaka. Sistem slike vrši obradu slike na površini uzorka na osnovu signala detekcije (ili udaljenosti između sonde i uzorka).
Prema različitim fizičkim poljima interakcije između sonde i uzorka koji se koristi, mikroskopi za skeniranje sonde dijele se u različite serije mikroskopa. Skenirajuća tunelska mikroskopija (STM) i mikroskopija atomske sile (AFM) su dvije najčešće korištene vrste skenirajućih probnih mikroskopa. Skenirajući tunelski mikroskop otkriva površinsku strukturu uzorka mjerenjem tunelske struje između sonde i uzorka koji se testira. Mikroskopija atomske sile detektuje površinu uzorka detekcijom mikro deformacije konzole uzrokovane silom interakcije između vrha igle i uzorka pomoću fotoelektričnog senzora pomaka, koji može biti ili privlačan ili odbojan.
Karakteristike skenirajuće sondne mikroskopije
Skenirajući sondni mikroskop je treći tip mikroskopa koji posmatra strukturu materije na atomskoj skali, pored poljske ionske mikroskopije i transmisione elektronske mikroskopije visoke rezolucije. Uzimajući skenirajuću tunelsku mikroskopiju (STM) kao primjer, njena lateralna rezolucija je 0.1-0.2nm, a uzdužna dubina rezolucija je 0.01nm. Ova rezolucija omogućava jasno posmatranje pojedinačnih atoma ili molekula raspoređenih na površini uzorka. U međuvremenu, mikroskopija skenirajuće sonde može se koristiti i za posmatranje i istraživanje u vazduhu, drugim gasovitim ili tečnim okruženjima.
Skenirajući sondni mikroskopi imaju karakteristike kao što su atomska rezolucija, atomski transport i nanofabrikacija. Međutim, zbog različitih principa rada različitih skenirajućih mikroskopa, rezultati koje dobiju odražavaju vrlo različite informacije o površini uzorka. Skenirajući tunelski mikroskop mjeri informacije o distribuciji elektronskog stupnja na površini uzorka, koji ima rezoluciju na atomskom nivou, ali još uvijek ne može dobiti pravu strukturu uzorka. A atomska mikroskopija otkriva informacije o interakciji između atoma, tako da može dobiti informacije o rasporedu površinske atomske distribucije uzorka, što je prava struktura uzorka. S druge strane, mikroskopija atomske sile ne može mjeriti informacije o elektronskom stanju koje se mogu uporediti s teorijom, tako da obje imaju svoje prednosti i slabosti.
