Vantagens exclusivas da microscopia de sonda de varredura
O princípio de funcionamento do microscópio de sonda de varredura é baseado em várias características físicas na faixa microscópica ou mesoscópica, e detecta a interação entre os dois ao escanear a superfície da substância a ser estudada por uma sonda atomicamente fina, de modo a obter o Para estudar as propriedades da superfície da matéria, a principal diferença entre os diferentes tipos de SPMs são suas propriedades de ponta e a maneira correspondente na qual a ponta interage com a amostra.
O princípio de funcionamento vem do princípio de tunelamento na mecânica quântica. Seu núcleo é uma ponta de agulha que pode varrer a superfície da amostra, possui uma certa tensão de polarização com a amostra e possui um diâmetro de escala atômica. Como a probabilidade de tunelamento de elétrons tem uma relação exponencial negativa com a largura da barreira de potencial V(r), quando a distância entre a ponta e a amostra é muito próxima, a barreira de potencial entre eles torna-se muito fina e as nuvens de elétrons se sobrepõem uns aos outros. Quando uma tensão é aplicada, os elétrons podem ser transferidos da ponta para a amostra ou da amostra para a ponta através do efeito túnel, formando uma corrente de túnel. Ao registrar a mudança da corrente do túnel entre a ponta da agulha e a amostra, a informação da topografia da superfície da amostra pode ser obtida.
Comparado com outras técnicas de análise de superfície, o SPM tem vantagens únicas:
(1) Possui alta resolução em nível atômico. A resolução do STM na direção paralela e perpendicular à superfície da amostra pode atingir 0.1nm e 0.01nm, respectivamente, e átomos individuais podem ser resolvidos.
(2) A imagem tridimensional da superfície no espaço real pode ser obtida em tempo real, que pode ser usada para o estudo da estrutura de superfície periódica ou não periódica. Esse desempenho observável pode ser usado para o estudo de processos dinâmicos, como difusão de superfície.
(3) É possível observar a estrutura da superfície local de uma única camada atômica, em vez da imagem individual ou das propriedades médias de toda a superfície, de modo que os defeitos da superfície, a reconstrução da superfície, a morfologia e a posição dos adsorventes da superfície e o mudanças causadas por adsorventes podem ser observadas diretamente. Reconstrução de superfície, etc.
(4) Pode trabalhar em diferentes ambientes, como vácuo, atmosfera e temperatura normal, e até mesmo imergir a amostra em água e outras soluções, sem tecnologia especial de preparação de amostras, e o processo de detecção não danificará a amostra. Esses recursos são especialmente adequados para o estudo de amostras biológicas e a avaliação de superfícies de amostras sob diferentes condições experimentais, como monitoramento de mecanismos catalíticos heterogêneos, mecanismos supercondutores e mudanças na superfície do eletrodo durante reações eletroquímicas.
(5) Cooperando com STS (Scanning Tunneling Spectroscopy), informações sobre a estrutura eletrônica de superfície podem ser obtidas, como a densidade de estados em diferentes níveis da superfície, poços de elétrons de superfície, mudanças nas barreiras de potencial de superfície e estruturas de gap de energia.
