Lub tunneling microscope yog ib qho cuab yeej muaj zog heev rau kev kawm cov qauv hluav taws xob ntawm cov khoom siv hauv lub xeev. Nws cov duab topographical pab nyob rau hauv daim ntawv thov ntawm chemical-specific deg tsom xam cov txheej txheem, ua rau ib tug structural txhais ntawm nto. Koj tuaj yeem kawm txog cov cuab yeej, kev ua haujlwm thiab lub ntsiab lus, nrog rau pom daim duab ntawm lub tshuab ntsuas qhov tob hauv kab lus no.
Creators
Ua ntej qhov kev tsim kho ntawm lub tshuab tsom iav, qhov muaj peev xwm ntawm kev kawm cov qauv atomic ntawm qhov chaw feem ntau tsuas yog txwv rau txoj kev diffraction siv cov kab hluav taws xob ntawm x-rays, electrons, ions thiab lwm yam khoom. Qhov kev tawg tuaj thaum Swiss physicists Gerd Binnig thiab Heinrich Rohrer tau tsim thawj qhov tunneling microscope. Lawv xaiv qhov chaw kub rau lawv thawj daim duab. Thaum cov duab tau tso tawm rau ntawm lub TV saib, lawv pom cov kab ntawm cov atoms uas tau teem tseg thiab pom dav terraces sib cais los ntawm cov kauj ruam ib atom siab. Binnig thiab Rohrernrhiav tau ib txoj hauv kev yooj yim los tsim cov duab ncaj qha ntawm cov qauv atomic ntawm qhov chaw. Lawv qhov kev ua tiav zoo tau lees paub nrog Nobel nqi zog hauv Physics hauv 1986.
Precursor
Ib lub tshuab tsom iav zoo sib xws hu ua Topografiner tau tsim los ntawm Russell Young thiab nws cov npoj yaig ntawm xyoo 1965 thiab 1971 ntawm National Bureau of Standards. Tam sim no nws yog National Institute of Standards and Technology. Lub tshuab ntsuas no ua haujlwm ntawm lub hauv paus ntsiab lus uas cov tsav tsheb piezo sab laug thiab sab xis luam theej lub ntsis saum toj thiab me ntsis saum npoo ntawm cov qauv. Lub hauv paus piezo-tswj neeg rau zaub mov tsav yog tswj los ntawm cov neeg rau zaub mov system kom tswj tau qhov hluav taws xob tas li. Qhov no ua rau muaj kev sib cais nyob ruaj khov ntawm lub taub thiab saum npoo. Tus electron multiplier pom ib feem me me ntawm qhov tunneling tam sim no uas yog dissipated rau saum npoo ntawm tus qauv.
Schematic view
Lub Tunneling Microscope Assembly suav nrog cov hauv qab no:
- scanning tip;
- controller kom txav lub ntsis ntawm ib qho kev sib koom tes mus rau lwm qhov;
- kev sib cais qhov system;
- Ycomputer.
Cov lus qhia feem ntau yog ua los ntawm tungsten lossis platinum-iridium, txawm hais tias kub kuj siv. Lub khoos phis tawj siv los txhim kho cov duab los ntawm kev ua cov duab thiab ua kom muaj nuj nqis.
Nws ua haujlwm li cas
Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm lub qhovmicroscope yog qhov nyuaj heev. Cov electrons nyob rau sab saum toj ntawm lub taub tsis txwv rau thaj tsam hauv cov hlau los ntawm qhov muaj peev xwm thaiv. Lawv txav mus los ntawm qhov teeb meem zoo li lawv txoj kev txav hauv cov hlau. Lub illusion ntawm freely txav hais yog tsim. Hauv kev muaj tiag, electrons txav ntawm atom mus rau atom, dhau los ntawm qhov muaj peev xwm cuam tshuam ntawm ob qhov chaw atomic. Rau txhua txoj hauv kev mus rau qhov thaiv, qhov tshwm sim ntawm tunneling yog 10: 4. Electrons hla nws ntawm qhov ceev ntawm 1013 ib ob. Qhov kev sib kis siab no txhais tau hais tias qhov kev txav mus los yog qhov tseem ceeb thiab txuas ntxiv.
Los ntawm qhov taw tes ntawm cov hlau hla ntawm qhov chaw me me, sib tshooj ntawm cov huab cua atomic, kev sib pauv atomic tau ua. Qhov no tsim ib qho me me ntawm cov hluav taws xob tam sim no ntws nruab nrab ntawm lub hau thiab qhov chaw. Nws tuaj yeem ntsuas tau. Los ntawm cov kev hloov tsis tu ncua no, tunneling microscope muab cov ntaub ntawv hais txog tus qauv thiab topography ntawm qhov chaw. Raws li nws, tus qauv peb-dimensional yog ua los ntawm atomic nplai, uas muab cov duab ntawm tus qauv.
Tunneling
Thaum lub hau txav ze rau tus qauv, qhov kev ncua deb ntawm nws thiab qhov chaw txo qis rau tus nqi piv rau qhov sib txawv ntawm cov atoms uas nyob ib sab hauv lub lattice. Lub qhov hluav taws xob tuaj yeem txav mus los ntawm lawv lossis mus rau lub atom ntawm qhov kawg ntawm kev sojntsuam. Qhov tam sim no nyob rau hauv qhov kev sojntsuam ntsuas cov electron ceev ntawm qhov chaw ntawm cov qauv, thiab cov ntaub ntawv no yog tso tawm nyob rau hauv daim duab. Lub sij hawm array ntawm atoms pom meej meej ntawm cov khoom xws li kub, platinum, nyiaj, npib tsib xee thiab tooj liab. lub tshuab nqus tsevtunneling ntawm electrons los ntawm lub ntsis mus rau tus qauv tuaj yeem tshwm sim txawm tias ib puag ncig tsis yog lub tshuab nqus tsev, tab sis muaj roj lossis kua molecules.
Tsim qhov siab barrier
Local barrier qhov siab spectroscopy muab cov ntaub ntawv qhia txog kev faib tawm ntawm qhov chaw microscopic nto ua haujlwm. Cov duab yog tau los ntawm point-by-point ntsuas ntawm lub logarithmic hloov nyob rau hauv lub tunnel tam sim no, coj mus rau hauv tus account lub transformation mus rau hauv ib tug sib faib. Thaum ntsuas qhov barrier qhov siab, qhov kev ncua deb ntawm qhov kev sojntsuam thiab cov qauv yog modulated sinusoidally siv ib qho ntxiv AC voltage. Lub sij hawm hloov kho tau xaiv kom luv dua li qhov kev tawm tswv yim lub voj voog lub sij hawm tas li nyob rau hauv lub tshuab ntsuas qhov tob.
Meaning
hom kev sojntsuam sojntsuam no tau ua rau muaj kev txhim kho ntawm nanotechnologies uas yuav tsum tswj cov khoom me me nanometer (me dua lub wavelength ntawm pom lub teeb ntawm 400 thiab 800 nm). Lub tunneling microscope kom meej meej qhia txog quantum mechanics los ntawm kev ntsuas lub plhaub quantum. Niaj hnub no, amorphous non-crystalline cov ntaub ntawv raug soj ntsuam siv atomic force microscopy.
Silicon piv txwv
Silicon nto tau kawm ntau dua li lwm yam khoom siv. Lawv tau npaj los ntawm cua sov hauv lub tshuab nqus tsev mus rau qhov kub thiab txias uas cov atoms tau tsim dua tshiab hauv cov txheej txheem evoked. Kev tsim kho dua tshiab tau kawm hauv kev nthuav dav. Ib qho qauv tsim nyob rau saum npoo, hu ua Takayanagi 7 x 7. Cov atoms tsim ua khub,los yog dimers uas haum rau hauv kab txuas mus rau tag nrho cov khoom ntawm silicon nyob rau hauv kev kawm.
Kev Tshawb Fawb
Kev tshawb fawb ntawm lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm lub tshuab ntsuas qhov tunneling coj mus rau qhov xaus tias nws tuaj yeem ua haujlwm nyob rau hauv ib puag ncig ib puag ncig zoo ib yam li hauv lub tshuab nqus tsev. Nws tau ua haujlwm hauv huab cua, dej, insulating kua thiab ionic daws siv hauv electrochemistry. Qhov no yooj yim dua li cov cuab yeej nqus tsev siab.
Lub tshuab ntsuas qhov tunneling tuaj yeem ua kom txias kom qis dua 269 ° C thiab rhuab mus ntxiv rau 700 ° C. Tsis tshua muaj kub yog siv los kawm txog cov khoom ntawm cov khoom siv superconducting, thiab qhov kub siab yog siv los kawm txog qhov nrawm nrawm ntawm atoms los ntawm cov hlau thiab lawv cov corrosion.
Lub tshuab ntsuas qhov tunneling yog siv feem ntau rau kev kos duab, tab sis muaj ntau lwm yam kev siv uas tau tshawb nrhiav. Ib qho hluav taws xob muaj zog ntawm qhov kev sojntsuam thiab cov qauv siv los txav cov atoms raws li qhov chaw ntawm cov qauv. Cov nyhuv ntawm tunneling microscope nyob rau hauv ntau yam gases tau kawm. Hauv ib txoj kev tshawb fawb, qhov voltage yog plaub volts. Lub teb ntawm lub ntsis yog muaj zog txaus kom tshem tawm cov atoms ntawm lub ntsis thiab muab tso rau ntawm lub substrate. Cov txheej txheem no tau siv nrog lub ntsuas kub los ua cov kob kub me me ntawm lub substrate nrog ntau pua kub atoms txhua. Thaum lub sij hawm kev tshawb fawb, ib tug hybrid tunneling microscope tau tsim. Cov cuab yeej qub tau koom ua ke nrog bipotentiostat.
