mikroskop tunelowy skaningowy
 
Encyklopedia PWN
mikroskop tunelowy skaningowy, ang. Scanning Tunneling Microscope (STM),
przyrząd do badania powierzchni ciał stałych i znajdujących się na nich obiektów;
umożliwia uzyskanie obrazów powierzchni o rozdzielczości atomowej; jest również wykorzystywany do badania procesów fizykochemicznych przebiegających na tych powierzchniach. Obraz w STM jest otrzymywany w wyniku przemiatania punkt po punkcie (skanowania) badanego obiektu przez próbnik (najczęściej cienki, o średnicy ok. 0,1 mm, bardzo ostro zakończony drut z platyny, irydu lub wolframu), przy użyciu skanera sterowanego prądem elektrycznym (różnica potencjałów między ostrzem próbnika a badaną powierzchnią wynosi kilka V). Skaner umożliwia przesuwanie próbnika w 3 wymiarach z dokładnością do 0,01 nm. Po zbliżeniu próbnika do powierzchni na bardzo niewielką odległość (rzędu 0,1 nm) następuje przepływ prądu elektrycznego związany z przenikaniem elektronów przez przestrzeń między ostrzem a powierzchnią (tunelowe zjawisko). Natężenie tego prądu, tzw. prądu tunelowania, jest wykładniczą funkcją odległości między próbnikiem a powierzchnią próbki, co pozwala na odwzorowanie badanej powierzchni i wykrywanie bardzo niewielkich (o wymiarach atomowych) różnic wysokości znajdujących się na niej obiektów.
Stosuje się 2 metody pracy STM — metodę stałego prądu i metodę stałej wysokości. W pierwszej metodzie układ sprzężenia zwrotnego, korygując napięcie na skanerze, utrzymuje próbnik w takiej odległości od powierzchni próbki, aby prąd tunelowania był stały, w drugiej — próbnik jest szybko przesuwany na tej samej wysokości przy zwolnionym układzie sprzężenia zwrotnego, a zmiany prądu tunelowania są funkcją odległości próbnika od powierzchni. Badania można prowadzić zarówno w atmosferze powietrza, jak i wybranych gazów czy w ultrawysokiej próżni, a także w środowisku cieczy. Metodą STM można badać w sposób bezpośredni wyłącznie powierzchnie przewodzące prąd elektryczny; istnieje jednak możliwość pośredniego badania cienkiej warstwy izolatora, osadzonej na podłożu przewodzącym, przez rejestrację wpływu jej obecności na obraz mikroskopowy podłoża (tzw. metoda kontrastu). STM jest stosowany zarówno w badaniach naukowych (w fizyce, chemii, biologii, elektronice), jak i w przemyśle (przy produkcji magnetycznych nośników informacji, układów scalonych, środków kosmetycznych, tworzyw sztucznych). Został zbudowany 1981 przez G. Binniga i H. Rohrera, nagrodzonych za to 1986 Nagrodą Nobla.
Tomasz Kobiela
Bibliografia
D.A. Bonnel Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy, New York 1993;
J.A. Stroscio, W.J. Kaiser Scanning Tunneling Microscopy, London 1993;
H.-J. Guentherodt, R. Wiesendanger Scanning Tunneling Microscopy, Berlin, Heidelberg 1994.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia