Einstakir kostir við skönnunarsmásjár
Formáli:
Þegar sagan þróaðist fram á níunda áratuginn fæddist ný tegund af yfirborðsgreiningartækjum sem byggðust á eðlisfræði og samþætta margs konar nútímatækni, skannarannsóknarsmásjáin (STM). STM hefur ekki aðeins háa staðbundna upplausn (allt að O.1). nm í þverstefnu og betri en 0,01 nm í lengdarstefnu), sem er fær um að fylgjast með beinum hætti. það getur beint fylgst með frumeindabyggingu á yfirborði efnis, en það getur líka stjórnað frumeindum og sameindum og beitt þannig huglægum vilja mannsins á náttúruna. Segja má að skönnunarsmásjá sé framlenging augna og handa manna og sé kristallun mannlegrar visku.
Vinnureglan skönnunarprófunarsmásjár byggir á ýmsum eðlisfræðilegum eiginleikum á smásjá- eða mesósópískum sviðum og víxlverkun þeirra er greind með mjög fínum mælikvarða á atómlínuleikaskönnun yfir yfirborði efnisins sem verið er að rannsaka, til að fá yfirborðseiginleika efnisins sem verið er að rannsaka, liggur helsti munurinn á mismunandi gerðum SPM í muninum á eiginleikum nála þeirra og samsvarandi háttum þeirra til að hafa samskipti við sýni úr nálunum.
Meginreglan um rekstur er fengin af göngum í gegnum meginregluna í skammtafræði. Í kjarna hans er odd sem getur skannað yfir sýnisyfirborðið með ákveðinni hlutspennu á milli hans og sýnisins og þvermál hans er á lotumælikvarða. Þar sem líkurnar á rafeindagöngum sýna neikvætt veldissamband við breidd mögulegu hindrunarinnar V(r), þegar fjarlægðin milli nálaroddsins og sýnisins er mjög nálægt, verður möguleg hindrunin á milli þeirra mjög þunn, og rafeindaský skarast hvort annað og með því að setja spennu á milli nálaroddsins og sýnisins er hægt að flytja rafeindirnar frá oddinum til sýnisins eða frá sýninu yfir á nálaroddinn í gegnum göngin til að mynda göng núverandi. Með því að skrá breytingar á jarðgangastraumi milli oddsins og sýnisins er hægt að fá upplýsingar um yfirborðsform sýnisins.
SPM hefur einstaka kosti umfram aðrar yfirborðsgreiningaraðferðir:
(1) Há upplausn á atómstigi, með upplausn upp á 0.1 nm samhliða og 0.01 nm í hornrétta átt á sýnisyfirborðið, þar sem hægt er að greina einstök atóm.
(2) Hægt er að fá þrívíddarmynd af yfirborði í raunverulegu rými í rauntíma, sem hægt er að nota til að rannsaka reglubundnar eða óreglubundnar yfirborðsbyggingar, og þessa sjáanlegu frammistöðu er hægt að nota til að rannsaka kraftmikla ferla eins og yfirborðsdreifing.
(3) Það er hægt að fylgjast með staðbundinni yfirborðsbyggingu eins atómlags frekar en einstakri mynd eða meðaleðli alls yfirborðsins og þannig er hægt að fylgjast beint með yfirborðsgöllum, endurbyggingu yfirborðs, formgerð og staðsetningu yfirborðsadsorböt og endurbygging yfirborðs af völdum adsorböta.
(4) Það getur virkað í mismunandi umhverfi, svo sem lofttæmi, andrúmslofti, stofuhita osfrv., og getur jafnvel dýft sýninu í vatn og aðrar lausnir, sem krefst ekki sérstakrar sýnatökutækni og skemmir ekki sýnið meðan á greiningu stendur. ferli. Þessir eiginleikar henta sérstaklega vel til rannsókna á lífsýnum og mats á yfirborði sýnisins við mismunandi tilraunaaðstæður, svo sem fyrir fjölfasa hvatakerfi, ofurleiðnibúnað og eftirlit með breytingum á yfirborði rafskauts við rafefnafræðileg viðbrögð.
(5) Í samsettri meðferð með scanning tunneling spectroscopy (STS) er hægt að fá upplýsingar um rafeindabyggingu yfirborðsins, svo sem þéttleika ástands á mismunandi hæðum yfirborðsins, rafeindagildrur yfirborðsins, breytileika yfirborðsgetuhindrana. og uppbyggingu orkubilsins.
