Pyyhkäisevän anturimikroskopian ainutlaatuiset edut
Pyyhkäisykoetinmikroskoopin toimintaperiaate perustuu erilaisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin mikroskooppisella tai mesoskooppisella alueella, ja niiden välinen vuorovaikutus havaitaan erittäin hienolla atomilineaarisuusskannauksella tutkittavan aineen pinnan yläpuolella. saada tutkittavan aineen pintaominaisuudet, suurin ero erityyppisten SPM:ien välillä on niiden neulojen ominaisuuksien eroissa ja niiden vastaavissa vuorovaikutustavoissa neulanäytteiden kanssa.
Toimintaperiaate on johdettu kvanttimekaniikan tunnelointiperiaatteesta. Sen ytimessä on kärki, joka pystyy skannaamaan näytteen pinnan tietyllä biasjännitteellä sen ja näytteen välillä ja jonka halkaisija on atomiasteikolla. Koska elektronien tunneloitumisen mahdollisuus osoittaa negatiivisen eksponentiaalisen suhteen potentiaaliesteen V(r) leveyteen, kun neulan kärjen ja näytteen välinen etäisyys on hyvin lähellä, niiden välinen potentiaalieste tulee hyvin ohueksi ja elektronipilvet menevät päällekkäin ja kohdistamalla jännite neulan kärjen ja näytteen väliin, elektronit voidaan siirtää kärjestä näytteeseen tai näytteestä neulan kärkeen tunneliefektin kautta tunnelin muodostamiseksi. nykyinen. Tallentamalla kärjen ja näytteen välisen tunnelointivirran muutokset saadaan tietoa näytteen pinnan morfologiasta.
SPM:llä on ainutlaatuisia etuja muihin pinta-analyysitekniikoihin verrattuna:
(1) Korkea resoluutio atomitasolla, resoluutiot ovat 0,1 nm rinnakkain ja 0,01 nm kohtisuoraan näytteen pintaan nähden, jolloin yksittäiset atomit voidaan erottaa.
(2) Pinnasta todellisessa avaruudessa voidaan saada reaaliajassa kolmiulotteinen kuva, jota voidaan käyttää jaksollisten tai ei-periodisten pintarakenteiden tutkimiseen ja tätä havaittavaa suorituskykyä voidaan käyttää dynaamisten prosessien tutkimiseen. kuten pintadiffuusio.
(3) On mahdollista havainnoida yksittäisen atomikerroksen paikallista pintarakennetta yksittäiskuvan tai koko pinnan keskimääräisen luonteen sijaan, ja näin voidaan suoraan tarkkailla pintavirheitä, pinnan rekonstruktiota, morfologiaa ja sijaintia. pintaadsorbaatit ja adsorbaattien aiheuttama pinnan rekonstruktio.
(4) Se voi toimia erilaisissa ympäristöissä, kuten tyhjiössä, ilmakehässä, huoneenlämpötilassa jne., ja se voi jopa upottaa näytteen veteen ja muihin liuoksiin, mikä ei vaadi erityisiä näytteenottotekniikoita eikä vahingoita näytettä havaitsemisen aikana käsitellä asiaa. Nämä ominaisuudet soveltuvat erityisen hyvin biologisten näytteiden tutkimukseen ja näytteen pinnan arviointiin erilaisissa koeolosuhteissa, kuten monivaiheiseen katalyyttiseen mekanismiin, suprajohtavuusmekanismiin sekä elektrodin pinnan muutosten seurantaan sähkökemiallisten reaktioiden aikana.
(5) Yhdessä pyyhkäisytunnelointispektroskopian (STS) kanssa voidaan saada tietoa pinnan elektronisesta rakenteesta, kuten pinnan eri tasojen tilojen tiheydestä, pinnan elektroniloukuista, pinnan potentiaaliesteiden vaihtelusta. ja energiavakorakenne.
