Co to jest Tunelowy Mikroskop

Co to znaczy MIKROSKOP TUNELOWY: Zasada działania skaningowego mikroskopu tunelowego (Scanning Tunneling Microscope - STM), zbudowanego poprzez G. Binninga i H. Rohrera opiera się na zjawisku tunelowania elektronów poprzez barierę energetyczną wytworzoną między powierzchnią badanej próbki a metalowym ostrzem dzięki istnieniu kontaktowej różnicy potencjałów (Ernst Ruska, Gerd Binning i Heinrich Rohrer - Nagroda Nobla w zakresie fizyki w 1986 r.). Wartość gęstości prądu tunelowego płynącego poprzez barierę energetyczną o szerokości a można w przybliżeniu wyrazić wzorem ( sukces tunelowy): gdzie stała jest funkcją wysokości bariery energetycznej Φ, V - wartość napięcia elektrycznego przyłożonego miedzy ostrzem a próbką, a - odległość pomiędzy ostrzem a próbką, e - ładunek elementarny. Z wzoru (*) wynika, iż zmiana odległości pomiędzy ostrzem a powierzchnią próbki o Λa = 0,1 nm wymienia gęstość prądu o rząd wielkości. Przesuwając ostrze, dzięki dokładnych prowadników piezoelektrycznych ( piezoelektryczność), tuż nad powierzchnią próbki (odległość rzędu kilku nanometrów) rejestruje się zmiany natężenia prądu tunelowego albo, stosując odpowiednie sprzężenie zwrotne, utrzymuje się stałe natężenie tego prądu. Wtedy odległość ostrza od powierzchni próbki musi być zmieniana, a napięcie przyłożone do elementu piezoelektrycznego, przesuwającego ostrze w kierunku osi z, jest jednocześnie podawane na wejście oscyloskopu, rejestratora albo (przeważnie) do komputera przetwarzającego dane. Chwilowe wartości natężenia prądu tunelowego albo napięcia na elemencie piezoelektrycznym niosą wiadomości o szczegółach powierzchni badanej próbki. Mikroskop tunelowy może rozróżnić obiekty znajdujące się w odległości , co pozwala "oglądać" pojedyncze atomy badanej próbki. Zamiast metalowego ostrza i rejestrowania natężenia prądu tunelowego, można przesuwać nad powierzchnią próbki ostrze diamentowe przymocowane do elastycznego metalowego (Au) wspornika. Siły oddziaływania atomów badanej próbki na przesuwające się ostrze wywołują niewielkie odkształcenia wspornika. Odkształcenia te mogą być rejestrowane i ich wartości stanowią informację o szczegółach powierzchni badanej próbki. Zbudowany na tej zasadzie mikroskop, będący rozwinięciem konstrukcji mikroskopu tunelowego, nosi nazwę mikroskopu siłowego (Atomic Force Microscope - AFM). Taki mikroskop działa nawet w środowisku wodnym i może być użyty do badań biologicznych