Uvod u skenirajući tunelski elektronski mikroskop
Skenirajući tunelski elektronski mikroskop (STM) vrsta je instrumenta koji koristi učinak tuneliranja u kvantnoj teoriji za ispitivanje strukture površine materije, koristeći kvantni učinak tuneliranja elektrona između atoma za pretvorbu rasporeda atoma na površini materije u informacije o slici.
Uvod
Transmisijska elektronska mikroskopija korisna je u promatranju ukupne strukture tvari, ali je teže analizirati strukturu površine. To je zato što se transmisijska elektronska mikroskopija sastoji od prolaska visokoenergetskog elektriciteta kroz uzorak kako bi se dobila informacija, odražavajući unutarnju informaciju tvari uzorka. Iako skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM) može otkriti određene površinske uvjete, takozvana "površina" koja se analizira uvijek je na određenoj dubini jer upadni elektroni uvijek imaju određenu količinu energije i prodiru u unutrašnjost uzorka, a brzina pletenice također je vrlo ograničen. Field Emission Electron Microscopy (FEM) i Field Ion Microscopy (FIM) mogu se dobro koristiti za površinske studije, ali uzorci moraju biti posebno pripremljeni i mogu se staviti samo na vrh vrlo fine igle, a uzorci moraju biti može izdržati visoko električno polje, što ograničava opseg njegove primjene.
Skenirajuća tunelska elektronska mikroskopija (STM) radi na sasvim drugom principu. Ne dobiva informacije o materijalu uzorka djelovanjem elektronske zrake na uzorak (npr. prijenosni i pretražni elektronski mikroskopi), niti proučava materijal uzorka oslikavanjem kroz stvaranje emitirane struje (npr. elektron emisije polja mikroskopi) pomoću jakog električnog polja koje daje elektronima u uzorku više energije od rada odvajanja, ali ispitivanjem tunelske struje na površini uzorka, koja se može koristiti za oslikavanje površine. To je otkrivanje tunelske struje na površini uzorka do slike, kako bi se proučavala površina uzorka.
Načelo
Skenirajući tunelski mikroskop nova je vrsta mikroskopa koji može razlikovati površinsku morfologiju krutog tijela otkrivanjem tunelskih struja elektrona u atomima na površini krutog tijela u skladu s načelom efekta tuneliranja u kvantnoj mehanici.
Zbog efekta tuneliranja elektrona, elektroni u metalu nisu potpuno ograničeni unutar površinske granice, tj. gustoća elektrona ne pada iznenada na nulu na površinskoj granici, već eksponencijalno opada izvan površine; duljina raspada je oko 1 nm, što je mjera izlaska elektrona iz površinske potencijalne barijere. Ako su dva metala blizu jedan drugome, njihovi se oblaci elektrona mogu preklapati; ako se između dva metala primijeni mali napon, tada se između njih može uočiti struja (zvana tunelska struja).
