스캐닝 프로브 현미경의 특별한 이점

스캐닝 프로브 현미경의 특별한 이점

스캐닝 프로브 현미경 서문의 독특한 장점:

역사가 1980년대로 발전하면서 물리학에 기초하고 다양한 현대 기술을 통합한 새로운 유형의 표면 분석 장비인 주사 탐침 현미경(STM)이 탄생했습니다. STM은 매우 높은 공간 분해능(수평 방향으로 최대 0.1nm, 수직 방향으로 0.01nm보다 우수)을 가질 뿐만 아니라 물질 표면의 원자 구조를 직접 관찰할 수 있으며 원자와 원자를 조작할 수도 있습니다. 인간의 주관적 의지가 자연에 부과되도록 분자. 스캐닝 탐침 현미경은 인간의 눈과 손의 확장이자 인간 지혜의 결정체라고 할 수 있습니다.

스캐닝 프로브 현미경의 작동 원리는 현미경 또는 메조스코픽 범위의 다양한 물리적 특성을 기반으로 하며, 원자적으로 얇은 프로브로 연구할 물질의 표면을 스캐닝할 때 둘 사이의 상호 작용을 감지하여 To를 얻습니다. 물질의 표면 특성을 연구할 때 다양한 유형의 SPM 간의 주요 차이점은 팁 특성과 팁이 샘플과 상호 작용하는 해당 방식입니다.

작동 원리는 양자 역학의 터널링 원리에서 비롯됩니다. 그 핵심은 시료 표면을 스캔할 수 있는 바늘 끝으로, 시료와 특정 바이어스 전압을 가지며 원자 규모의 직경을 갖습니다. 전자 터널링이 발생할 확률은 전위 장벽의 폭 V(r)과 음의 지수 관계를 갖기 때문에 팁과 시료 사이의 거리가 매우 가까울수록 양자 사이의 전위 장벽이 매우 얇아지고 전자 구름이 겹쳐집니다. 서로. 전압을 가하면 터널 효과를 통해 전자가 팁에서 샘플로, 또는 샘플에서 팁으로 이동하여 터널 전류를 형성할 수 있습니다. 바늘 끝과 시료 사이의 터널 전류 변화를 기록함으로써 시료의 표면 지형 정보를 얻을 수 있습니다.

다른 표면 분석 기술과 비교하여 SPM에는 다음과 같은 고유한 장점이 있습니다.
(1) 원자 수준의 고해상도를 갖는다. 샘플 표면에 평행한 방향과 수직한 방향에서 STM의 분해능은 각각 0.1nm 및 0.01nm에 도달할 수 있으며 단일 원자를 분해할 수 있습니다.

(2) 실제 공간 표면의 3차원 영상을 실시간으로 얻을 수 있어 주기 또는 비주기적 표면구조 연구에 활용될 수 있다. 이러한 관찰 가능한 성능은 표면 확산과 같은 동적 프로세스 연구에 사용될 수 있습니다.

(3) 개별 이미지나 전체 표면의 평균 특성이 아닌 단일 원자층의 국부적인 표면 구조를 관찰할 수 있으므로 표면 결함, 표면 재구성, 표면 흡착제의 형태 및 위치, 흡착제로 인한 변화를 직접적으로 관찰할 수 있습니다. 표면 재구성 등

(4) 진공, 대기, 상온 등 다양한 환경에서 작동할 수 있으며, 특별한 시료 전처리 기술 없이 시료를 물 및 기타 용액에 담그는 경우에도 검출 과정에서 시료가 손상되지 않습니다. 이러한 기능은 이종 촉매 메커니즘, 초전도 메커니즘 및 전기 화학 반응 중 전극 표면 변화 모니터링과 같은 다양한 실험 조건에서 생물학적 샘플 연구 및 샘플 표면 평가에 특히 적합합니다.

(5) STS(Scanning Tunneling Spectroscopy)와 협력하여 표면의 다양한 수준에서의 상태 밀도, 표면 전자 우물, 표면 전위 장벽의 변화, 에너지 갭 구조 등 표면 전자 구조에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.