Skaneeriva sondi mikroskoopia eelised on erilised
Skaneeriva sondi mikroskoobi ainulaadsed eelised:
Kui ajalugu arenes 1980. aastateni, sündis uut tüüpi pinnaanalüüsi instrument, mis põhineb füüsikal ja integreerib erinevaid kaasaegseid tehnoloogiaid – skaneeriva sondi mikroskoop (STM). STM-il ei ole mitte ainult väga kõrge ruumiline eraldusvõime (horisontaalses suunas kuni 0,1 nm, vertikaalsuunas parem kui O,01 nm), vaid see suudab vahetult jälgida materjali pinna aatomistruktuuri ning manipuleerida aatomitega ja molekule, nii et inimese subjektiivne tahe on loodusele peale surutud. Võib öelda, et skaneeriva sondi mikroskoop on inimese silmade ja käte pikendus ning inimliku tarkuse kristallisatsioon.
Skaneeriva sondi mikroskoobi tööpõhimõte põhineb erinevatel füüsikalistel omadustel mikroskoopilises või mesoskoopilises vahemikus ja tuvastab nende kahe vastasmõju uuritava aine pinna skaneerimisel aatomõhukese sondiga, et saada aine pinnaomaduste uurimiseks on peamiseks erinevuseks eri tüüpi SPM-ide vahel nende tipu omadused ja neile vastavad viisid, kuidas ots prooviga suhtleb.
Tööpõhimõte tuleneb kvantmehaanika tunneldamise põhimõttest. Selle südamik on nõela ots, mis suudab skaneerida proovi pinda, millel on prooviga teatud eelpinge ja mille läbimõõt on aatomiskaala. Kuna elektronide tunneldamise tõenäosusel on negatiivne eksponentsiaalne seos potentsiaalse barjääri laiusega V(r), siis kui tipu ja proovi vaheline kaugus on väga väike, muutub nendevaheline potentsiaalbarjäär väga õhukeseks ja elektronpilved kattuvad. üksteist. Pinge rakendamisel saab elektrone tunneliefekti kaudu üle kanda tipust proovi või proovist tippu, moodustades tunnelivoolu. Fikseerides tunneli voolu muutust nõela otsa ja proovi vahel, on võimalik saada teavet proovi pinna topograafia kohta.
Võrreldes teiste pinnaanalüüsi tehnikatega on SPM-il ainulaadsed eelised:
(1) Sellel on aatomitaseme kõrge eraldusvõime. STM-i eraldusvõime proovipinnaga paralleelses ja sellega risti olevas suunas võib ulatuda vastavalt 0,1 nm ja 0,01 nm ning üksikuid aatomeid saab lahutada.
(2) Pinna kolmemõõtmelist kujutist reaalruumis on võimalik saada reaalajas, mida saab kasutada perioodilise või mitteperioodilise pinnastruktuuri uurimisel. Seda jälgitavat jõudlust saab kasutada dünaamiliste protsesside, näiteks pinna difusiooni uurimiseks.
(3) Võimalik on jälgida üksiku aatomikihi lokaalset pinnastruktuuri, mitte üksikut kujutist või kogu pinna keskmisi omadusi, nii et pinnadefektid, pinna rekonstrueerimine, pinnaadsorbentide morfoloogia ja asend ning adsorbentide põhjustatud muutusi saab vahetult jälgida. Pinna rekonstrueerimine jne.
(4) See võib töötada erinevates keskkondades, nagu vaakum, atmosfäär ja normaalne temperatuur, ning isegi sukeldada proovi vette ja muudesse lahustesse ilma spetsiaalse proovi ettevalmistamise tehnoloogiata ning tuvastamisprotsess ei kahjusta proovi. Need omadused sobivad eriti hästi bioloogiliste proovide uurimiseks ja proovipindade hindamiseks erinevates katsetingimustes, näiteks heterogeensete katalüütiliste mehhanismide, ülijuhtivate mehhanismide ja elektroodide pinna muutuste jälgimiseks elektrokeemiliste reaktsioonide käigus.
(5) Koostöös STS-iga (Scanning Tunneling Spectroscopy) on võimalik saada teavet pinna elektroonilise struktuuri kohta, nagu olekute tihedus pinna erinevatel tasanditel, pinna elektronsüvendid, muutused pinnapotentsiaalibarjäärides ja energialõhe struktuurid.
