Einstakir kostir skannasmásjár
Þegar sagan þróaðist til níunda áratugarins fæddist ný yfirborðsgreiningartæki-skönnunarsmásjá (STM) sem var byggð á eðlisfræði og samþætt mörgum nútímatækni. STM hefur ekki aðeins háa staðbundna upplausn (allt að O,1nm í láréttri átt, heldur betri en O,01nm í lóðréttri átt), það getur beint fylgst með frumeindabyggingu á yfirborði efnis, heldur einnig meðhöndlað atóm og sameindir, þannig að þröngva huglægum vilja mannsins upp á náttúruna. Segja má að skannasmásjáin sé framlenging augna og handa manna og kristöllun mannlegrar visku.
Vinnureglan um skönnunarrannsóknarsmásjá byggist á ýmsum eðlisfræðilegum eiginleikum á smásjá eða mesósópískum sviðum og víxlverkun þeirra er greind með því að skanna ofurfínu rannsakanda með atómlínuleika yfir yfirborði rannsakaðs efnis, til að fá yfirborðið eiginleika efnisins sem rannsakað er. Helsti munurinn á mismunandi gerðum af SPM liggur í eiginleikum nálaroddsins og samsvarandi víxlverkunaraðferðum nálaroddasýna.
Vinnureglan kemur frá jarðgangareglunni í skammtafræði. Kjarni þess er nálaroddur sem getur skannað á yfirborð sýnisins, hefur ákveðna hlutspennu við sýnið og þvermál þess er atómkvarða. Vegna þess að líkur á rafeindagöngum hafa neikvætt veldisvísissamband við breidd hindrunarinnar V(r), þegar fjarlægðin milli nálaroddsins og sýnisins er mjög nálægt, verður hindrunin á milli þeirra mjög þunn og rafeindaskýin skarast hvert annað. Þegar spenna er beitt á milli nálaroddsins og sýnisins er hægt að flytja rafeindir frá nálaroddinum til sýnisins eða frá sýninu yfir á nálaroddinn í gegnum jarðgangaáhrifin og mynda jarðgangastraum. Með því að skrá straumsbreytinguna milli nálaroddsins og sýnisins er hægt að fá upplýsingar um formgerð sýnisyfirborðs.
Í samanburði við aðra yfirborðsgreiningartækni hefur SPM einstaka kosti:
(1) Það hefur mikla upplausn á atómstigi. Upplausn STM í stefnu samsíða og hornrétt á sýnisyfirborðið getur náð 0.1nm og 0.01nm í sömu röð, þannig að hægt sé að greina eitt atóm.
(2) Hægt er að fá þrívíddarmynd yfirborðsins í rauntíma í rauntíma, sem hægt er að nota til að rannsaka yfirborðsbyggingu með eða án reglubundinnar, og þessa athuganleika er hægt að nota til að rannsaka kraftmikla ferla eins og yfirborðsdreifingu .
(3) Hægt er að fylgjast með staðbundinni yfirborðsbyggingu eins atómlags í stað meðaleiginleika einstakrar myndar eða alls yfirborðsins, þannig að yfirborðsgalla, yfirborðsuppbygging, lögun og staðsetning yfirborðsaðsogsefna og yfirborðsuppbygging af völdum aðsogsefna. hægt að fylgjast beint með.
(4) Það getur virkað í mismunandi umhverfi eins og lofttæmi, andrúmslofti, venjulegu hitastigi osfrv., Og jafnvel hægt að dýfa sýninu í vatn og aðrar lausnir, án sérstakrar sýniundirbúningstækni, og greiningarferlið hefur engar skemmdir á sýninu . Þessir eiginleikar eru sérstaklega hentugir til að rannsaka lífsýni og meta yfirborð sýna við mismunandi tilraunaaðstæður, svo sem misleitan hvarfabúnað, ofurleiðnibúnað, fylgjast með breytingum á yfirborði rafskauts við rafefnafræðileg viðbrögð og svo framvegis.
(5) Með skönnunargöng litrófsgreiningu (STS) er hægt að fá upplýsingar um rafeindabyggingu yfirborðsins, svo sem þéttleika ástands á mismunandi hæðum yfirborðsins, yfirborðsrafeindagildru, breytingu á yfirborðshindrun og uppbyggingu orkugaps. .
