Mikroskooppien kiihdytystekniikat
Nykyaikaisen instrumenttikehityksen historiassa mikroskooppinen tekniikka on jatkuvasti kehittynyt nopeasti ihmisen tekniikan kehityksen myötä. Tieteellinen tutkimus ja materiaalikehitys on myös työnnetty ennennäkemättömän pieneen maailmaan uusien mikroskooppisten teknologioiden keksimisen myötä. Atomivoimamikroskopiaa voidaan soveltaa eri tutkimusaloilla, mukaan lukien polymeerimateriaalit, optoelektroniset materiaalit, nanomateriaalit, biomateriaalit jne. Lisäksi sen anturit voivat toimia myös työkaluina pintaatomien tai molekyylien manipuloinnissa, mikä tarjoaa laajemman tilan tieteelliselle tutkimukselle ja mielikuvitus.
Raporttien mukaan Cornellin yliopiston fyysikko Keith Schwab on käyttänyt nanoelektroniikan mittausmenetelmää luodakseen skannaavan tunnelimikroskoopin, joka voi kaapata kuvia yksittäisistä atomeista pinnalla. Sen nopeus on vähintään 100 kertaa nopeampi kuin olemassa olevien mikroskooppien. Pyyhkäisytunnelimikroskopiassa voidaan käyttää kvanttitunneloinnin tai elektronien kykyä ylittää esteet tunneleiden läpi mittaamaan neulailmaisimen ja johtavan pinnan välistä etäisyyttä.
Tutkijat lisäsivät ylimääräisen RF-aaltolähteen ja syöttivät aallon pyyhkäisytunnelimikroskooppiin yksinkertaisen verkon kautta. He havaitsivat, että he pystyivät havaitsemaan tunnelin risteyksen resistanssin hyödyntämällä aallon heijastusominaisuuksia aallon lähdettä kohti. Tätä tekniikkaa kutsutaan reflektometritekniikaksi, joka käyttää tavallisia kaapeleita korkeataajuisina kanavina eikä hidastu kaapelikapasiteettirajoitusten vuoksi. Ja näytteeseen syötettiin pieni jännite, joka siirsi ilmaisinta vain muutaman angströmin näytteen pinnan yläpuolelle.
On huomattava, että ihanteellinen pyyhkäisytunnelointimikroskooppi voi kerätä tietoa samalla nopeudella kuin elektronitunnelointi jopa 1000 megahertsin nopeudella tai kaistanleveydellä 1 miljardi sykliä sekunnissa. Tyypillistä pyyhkäisytunnelointimikroskooppia rajoittaa kuitenkin lukupiirikaapelin tai energiavaraston kapasiteetti, ja sen nopeus on erityisen hidas, noin 1 kHz tai jopa vähemmän.
On syytä mainita, että asiantuntijat ovat huomauttaneet, että tällä tekniikalla voidaan valmistaa myös atomitason lämpömittareita. Uskomme vakaasti, että 10 vuoden kuluttua on olemassa suuri määrä RF-pyyhkäisytunnelmikroskooppeja, joita ihmiset voivat käyttää erilaisten hienojen kokeiden tekemiseen. Atomivoimamikroskopian keksintö on antanut tiedeyhteisölle ennennäkemättömiä analyyttisiä kykyjä, minkä ansiosta atomien ja molekyylien havaitseminen ja manipulointi materiaalipinnoilla ei ole enää pelkkä unelma.
