Sveptunnelmikroskop
Sveptunnelmikroskop (STM) är ett icke-optiskt mikroskop med tillräckligt bra upplösning för att kunna särskilja atomer. Verkningsprincipen beror på den kvantmekaniska tunneleffekten av elektroner från en spets som sveper över en yta. Instrumentet uppfanns av Gerd Binnig och Heinrich Rohrer 1982 vid IBM i Zürich. Uppfinningen gav dem Nobelpriset i fysik 1986.
Bakgrund
I klassisk fysik kan partiklar inte komma på andra sidan av en tröskel om de inte har tillräckligt med kinetisk energi för att komma på toppen av barriären. Inom kvantfysik är det dock inte längre sant. När avstånden blir så små att de är jämförbara med de Broglie-våglängden av en elektron, kan de "tunnla" till andra sidan av ett isolerande vakuum. Vid ett avstånd på ungefär en nanometer mellan en spets och en metallyta, ger det en mätbar elektrisk ström vid spänningsskillnader på ungefär 1 volt eller mindre. Denna ström är exponentiellt beroende på avståndet och tilltar tiofalt när avståndet blir 10 % mindre.
Galleri
Ytan av grafit
Atomär upplösning av guldatomer på en yta med "ränder"
Kromatomer i en yta av järn; "öarna" är ett atomskikt högre.
Organiska molekyler som spontant bildar kedjor på en grafityta
Externa länkar
- ”The Scanning Tunneling Microscope”. Nobelprize.org. http://nobelprize.org/educational_games/physics/microscopes/scanning/index.html.
Wikimedia Commons har media som rör Sveptunnelmikroskop.
Media som används på denna webbplats
Image of substitutional Cr impurities (small bumps) in the Fe(001) surfaces.
Författare/Upphovsman: Frank Trixler; adapted from LMU/CeNS: Organic Semiconductor Nanostructures, Licens: CC BY-SA 3.0
Scanning Tunnelling Microscope image of Quinacridone molecules adsorbed on a Graphite surface. The organic semiconductor molecules self-assembled into nano-chains via Hydrogen-bonds. Nanowire width: 1.6 nm. Image processing Software: SPIP; 3D enhancement was applied.
Scanning Tunneling Microscopy image of graphite, aquired under ambient conditions. Measured at the Dept. for Earth and Environmental Sciences, LMU and Center for NanoScience (CeNS), Munich.
Image of surface reconstruction on a clean Gold (Au(100)) surface, as visualized using scanning tunneling microscopy. The individual atoms composing the material are visible. Surface reconstruction causes the surface atoms to deviate from the bulk crystal structure, and arrange in columns several atoms wide with regularly spaced pits between them.
Technical details: Atomically resolved STM image of clean Au(100). This image is made with hjjnh GBhh an Omicron Low Temperature STM and RHK Technology electronics by Erwin Rossen, Eindhoven University of Technology, 2006. Parameters: p<1e-11 mbar, T is 77 K, I_setpoint is 6 nA, V_bias is 1 mV, Au(100) surface is Ar sputtered (1,5 kV, 2uA, 30 minutes) and annealed (500°C, 30 minutes).