Skaneeriva sondi mikroskoopia ainulaadsed eelised
Scanning Probe Microscopy (SPM) töötab põhimõttel, et tuvastada erinevate füüsikaliste omaduste vastastikmõju mikroskoopilises või mesoskoopilises vahemikus, mis põhineb väga peene aatomilineaarsusega sondi skaneerimisel uuritava aine pinna kohal, et saada uuritava aine pinnaomadused. Peamine erinevus eri tüüpi SPM-ide vahel seisneb otsikute omadustes ja neile vastavates otsiku-näidis interaktsioonirežiimides.
Toimimispõhimõte tuleneb kvantmehaanika tunneldamise läbi põhimõttest. Selle tuumaks on ots, mis suudab skaneerida üle proovi pinna, kasutades selle ja proovi vahel teatud nihkepinget ja mille läbimõõt on aatomi skaalal. Kuna elektronide tunneldamise võimalus näitab negatiivset eksponentsiaalset seost potentsiaalse barjääri laiusega V(r), siis kui nõela otsa ja proovi vaheline kaugus on väga väike, muutub nendevaheline potentsiaalbarjäär väga õhukeseks ja elektronipilved kattuvad üksteisega ning rakendades pinget nõela otsa ja proovi vahele, saab elektronid tunneliefekti kaudu tipust proovile või proovist nõela otsa üle kanda, moodustades tunneli. praegune. Otsa ja proovi vahelise tunnelivoolu muutuste registreerimisel saab teavet proovi pinnamorfoloogia kohta.
SPM-il on teiste pinnaanalüüsi tehnikate ees ainulaadsed eelised:
(1) Kõrge eraldusvõime aatomitasandil, eraldusvõimega 0,1 nm paralleelselt ja 0,01 nm ristisuunas proovi pinnaga, kus saab eraldada üksikuid aatomeid.
(2) Reaalajas on võimalik saada pinnast reaalruumis kolmemõõtmeline kujutis, mida saab kasutada perioodiliste või mitteperioodiliste pinnastruktuuride uurimiseks ning seda vaadeldavat jõudlust saab kasutada dünaamiliste protsesside uurimiseks. nagu pinna difusioon.
(3) Vaadelda on võimalik üksiku aatomikihi lokaalset pinnastruktuuri, mitte üksikut kujutist või kogu pinna keskmist olemust ning seega on võimalik vahetult jälgida pinnadefekte, pinna rekonstrueerimist, morfoloogiat ja asukohta. pinna adsorbaadid ja adsorbaatide põhjustatud pinna rekonstrueerimine.
(4) See võib töötada erinevates keskkondades, nagu vaakum, atmosfäär, toatemperatuur jne, ja võib isegi kasta proovi vette ja muudesse lahustesse, mis ei nõua spetsiaalseid proovivõtutehnikaid ega kahjusta proovi tuvastamise ajal. protsessi. Need omadused sobivad eriti hästi bioloogiliste proovide uurimiseks ja proovi pinna hindamiseks erinevates katsetingimustes, näiteks mitmefaasilise katalüütilise mehhanismi, ülijuhtivusmehhanismi ja elektroodide pinna muutuste jälgimiseks elektrokeemiliste reaktsioonide käigus.
(5) Koos skaneeriva tunnelspektroskoopiaga (STS) on võimalik saada teavet pinna elektroonilise struktuuri kohta, nagu olekute tihedus pinna erinevatel tasanditel, pinna elektronlõksud, pinnapotentsiaalibarjääride varieeruvus. ja energialõhe struktuur.
