Skanerli zond mikroskopining xususiyatlari
Tarix 1980-yillargacha rivojlanib borgach, fizikaga asoslangan va turli xil zamonaviy texnologiyalarni birlashtirgan Skanerli zond mikroskopiyasi (STM) sirt tahlilining yangi turi tug'ildi. STM nafaqat yuqori fazoviy ruxsatga ega (gorizontalda O.1nm gacha va vertikalda O.01nm dan yaxshiroq), u moddiy yuzalarning atom tuzilishini bevosita kuzatishi, balki atomlar va molekulalarni manipulyatsiya qilishi va shu bilan tabiatga insonning sub'ektiv irodasini yuklashi mumkin. Aytish mumkinki, Skanerli prob mikroskopiyasi inson ko'zlari va qo'llarining kengayishi va inson donoligining kristallanishidir.
Skanerli prob mikroskopining ishlash printsipi mikroskopik yoki mezoskopik diapazondagi turli jismoniy xususiyatlarga asoslanadi. Ikkalasining o'zaro ta'siri o'rganilayotgan materialning sirt xususiyatlarini olish uchun o'rganilayotgan materialning yuzasi ustidagi atom chiziqli juda nozik zondni skanerlash orqali aniqlanadi. Har xil turdagi SPMlar o'rtasidagi asosiy farq ularning uchi xususiyatlari va uchi namunalarining tegishli ta'sir qilish tartibidir.
Ish printsipi kvant mexanikasidagi tunnel printsipidan kelib chiqadi. Uning yadrosi igna uchi bo'lib, u namuna yuzasida skanerlashi mumkin va u bilan namuna o'rtasida atom shkalasi diametriga ega bo'lgan ma'lum bir kuchlanish kuchlanishiga ega. Elektron tunnellanish ehtimoli to'siqning kengligi V (r) bilan manfiy eksponensial munosabatga ega bo'lganligi sababli, uchi va namuna orasidagi masofa juda yaqin bo'lganda, ular orasidagi to'siq juda nozik bo'ladi va Elektron buluti har bir to'siq bilan bir-biriga yopishadi. boshqa. Uchi va namuna o'rtasida kuchlanishni qo'llash orqali elektronlar tunnel oqimini hosil qilib, tunnel effekti orqali uchidan namunaga yoki namunadan uchiga o'tkazilishi mumkin. Igna uchi va namuna o'rtasidagi tunnel oqimidagi o'zgarishlarni qayd etish orqali namunaning sirt morfologiyasi haqida ma'lumot olish mumkin.
Boshqa sirt tahlil usullari bilan solishtirganda, SPM noyob afzalliklarga ega:
(1) U atom darajasida yuqori aniqlikka ega. STM ning namuna yuzasiga parallel va perpendikulyar yo‘nalishdagi ruxsati mos ravishda 0.1nm va 0.01nm ga yetishi mumkin, bu esa alohida atomlarni ajrata oladi.
(2) Haqiqiy fazodagi yuzalarning real vaqtda 3D tasvirlarini olish mumkin, ular davriylik bilan yoki davriyliksiz sirt tuzilmalarini o'rganish uchun ishlatilishi mumkin. Ushbu kuzatilishi mumkin bo'lgan ishlash sirt diffuziyasi kabi dinamik jarayonlarni o'rganish uchun ishlatilishi mumkin.
(3) Alohida tasvir yoki butun sirtning o'rtacha xususiyatlaridan ko'ra, bitta atom qatlamining mahalliy sirt tuzilishi kuzatilishi mumkin, shuning uchun sirt nuqsonlari, Yuzaki rekonstruksiya, sirt adsorbentlarining shakli va holati va sirt. adsorbentlardan kelib chiqqan rekonstruksiyani bevosita kuzatish mumkin.
(4) Vakuum, atmosfera va xona harorati kabi turli xil muhitlarda ishlashi mumkin va hatto namunani suvga va boshqa eritmalarga maxsus namuna tayyorlash texnikasi kerak bo'lmasdan botiradi va aniqlash jarayoni namunaga zarar etkazmaydi. Bu xususiyatlar, ayniqsa, biologik namunalarni o'rganish va turli xil eksperimental sharoitlarda namuna yuzalarini baholash uchun qo'llaniladi, masalan, Heterojen kataliz mexanizmi, supero'tkazuvchi mexanizm va elektrokimyoviy reaktsiya paytida elektrod yuzasi o'zgarishini kuzatish.
(5) Scanning Tunneling Spectroscopy (STS) bilan hamkorlik qilish orqali sirtning turli darajalaridagi holatlarning zichligi, sirt elektron quduqlari, sirt potentsial to'siqlarining o'zgarishi va energiya bo'shlig'i tuzilmalari kabi sirt elektron tuzilmalari haqida ma'lumot olish mumkin.
