Aplicações de Microscopia Eletrônica de Tunelamento de Varredura
O princípio do microscópio de tunelamento é usar de forma inteligente o efeito de tunelamento físico e a corrente de tunelamento. Há um grande número de elétrons "livres" no corpo metálico, e a distribuição de energia desses elétrons "livres" no corpo metálico está concentrada próximo ao nível de Fermi, e há uma barreira de potencial com energia maior que o nível de Fermi em a fronteira metálica. Portanto, do ponto de vista da física clássica, os elétrons "livres" em um metal, apenas aqueles elétrons cuja energia é maior que a barreira de contorno, podem escapar do interior do metal para o exterior. No entanto, de acordo com os princípios da mecânica quântica, os elétrons livres nos metais também possuem propriedades ondulatórias e, quando essa onda de elétrons se propaga até o limite do metal e encontra uma barreira de superfície, parte dela será transmitida. Ou seja, alguns elétrons com energia menor que a barreira de potencial de superfície podem penetrar na barreira de potencial de superfície do metal e formar uma "nuvem de elétrons" na superfície do metal. Este efeito é chamado de tunelamento. Assim, quando dois metais estão muito próximos (menos de alguns nanômetros), as nuvens de elétrons dos dois metais irão penetrar uma na outra. Quando uma voltagem apropriada é aplicada, mesmo que os dois metais não estejam realmente em contato, uma corrente fluirá de um metal para outro. Essa corrente é chamada de corrente de túnel.
A corrente do túnel e a resistência do túnel são muito sensíveis a mudanças no vão do túnel. Mesmo uma mudança de 0.01nm no intervalo do túnel pode causar mudanças significativas na corrente do túnel.
Se uma sonda muito afiada (como uma agulha de tungstênio) for usada para escanear paralelamente à superfície nas direções x e y a uma altura de alguns décimos de nanômetros de distância da superfície lisa da amostra, uma vez que cada átomo tem um determinado tamanho, A lacuna do túnel intermediário variará com x e y, e a corrente do túnel que flui através da sonda também será diferente. Mesmo variações de altura de alguns centésimos de nanômetro podem ser refletidas nas correntes de tunelamento. Um gravador sincronizado com a sonda de varredura é usado para registrar as mudanças da corrente de tunelamento, e uma imagem do microscópio eletrônico de tunelamento com resolução de alguns centésimos de nanômetros pode ser obtida.
