Taramalı Prob Mikroskobunun Eşsiz Avantajları
Taramalı prob mikroskobunun çalışma prensibi, mikroskobik veya mezoskopik aralıktaki çeşitli fiziksel özelliklere dayanır ve incelenecek maddenin yüzeyini atomik olarak ince bir prob ile tararken ikisi arasındaki etkileşimi saptar. Maddenin yüzey özelliklerini incelerken, farklı SPM türleri arasındaki temel fark, uç özellikleri ve ucun numune ile karşılık gelen etkileşim şeklidir.
Çalışma prensibi, kuantum mekaniğindeki tünelleme prensibinden gelmektedir. Çekirdeği, numunenin yüzeyini tarayabilen, numune ile belirli bir ön gerilime sahip ve atomik ölçekte bir çapa sahip bir iğne ucudur. Elektron tünelleme olasılığı, potansiyel engel V(r)'nin genişliği ile negatif üstel bir ilişkiye sahip olduğundan, uç ile numune arasındaki mesafe çok yakın olduğunda, aralarındaki potansiyel engel çok ince olur ve elektron bulutları üst üste biner. birbirine göre. Bir voltaj uygulandığında, elektronlar bir tünel akımı oluşturarak uçtan numuneye veya numuneden uca tünel etkisi yoluyla aktarılabilir. İğne ucu ile numune arasındaki tünel akımının değişimi kaydedilerek numunenin yüzey topografyası hakkında bilgi elde edilebilir.
Diğer yüzey analiz teknikleriyle karşılaştırıldığında, SPM benzersiz avantajlara sahiptir:
(1) Atom düzeyinde yüksek çözünürlüğe sahiptir. STM'nin numune yüzeyine paralel ve dik yönde çözünürlüğü sırasıyla 0.1nm ve 0.01nm'ye ulaşabilir ve tek atomlar çözülebilir.
(2) Gerçek uzayda yüzeyin üç boyutlu görüntüsü, periyodik veya periyodik olmayan yüzey yapısının incelenmesi için kullanılabilen gerçek zamanlı olarak elde edilebilir. Bu gözlemlenebilir performans, yüzey difüzyonu gibi dinamik süreçlerin incelenmesi için kullanılabilir.
(3) Tek tek görüntüden veya tüm yüzeyin ortalama özelliklerinden ziyade tek bir atomik katmanın yerel yüzey yapısını gözlemlemek mümkündür, böylece yüzey kusurları, yüzey rekonstrüksiyonu, yüzey adsorbanlarının morfolojisi ve konumu ve adsorbanların neden olduğu değişiklikler doğrudan gözlemlenebilir. Yüzey rekonstrüksiyonu vb.
(4) Vakum, atmosfer ve normal sıcaklık gibi farklı ortamlarda çalışabilir ve hatta özel numune hazırlama teknolojisi olmadan numuneyi suya ve diğer solüsyonlara daldırabilir ve algılama işlemi numuneye zarar vermez. Bu özellikler, özellikle heterojen katalitik mekanizmaların, süper iletken mekanizmaların ve elektrokimyasal reaksiyonlar sırasında elektrot yüzey değişikliklerinin izlenmesi gibi farklı deneysel koşullar altında biyolojik numunelerin incelenmesi ve numune yüzeylerinin değerlendirilmesi için uygundur.
(5) STS (Taramalı Tünel Spektroskopisi) ile işbirliği yaparak, yüzeyin farklı seviyelerindeki durumların yoğunluğu, yüzey elektron kuyuları, yüzey potansiyel engellerindeki değişiklikler ve enerji boşluk yapıları gibi yüzey elektronik yapısı hakkında bilgi elde edilebilir.
