Vantagens exclusivas da microscopia de varredura por sonda
O princípio de funcionamento da Microscopia de Varredura por Sonda é baseado em diversas propriedades físicas na faixa microscópica ou mesoscópica, e a interação entre elas é detectada por meio de uma sonda muito fina de linearidade atômica escaneada acima da superfície da substância em estudo, a fim de Para obter as propriedades superficiais da substância em estudo, a principal diferença entre os diferentes tipos de SPMs reside nas diferenças nas características de suas agulhas e nas correspondentes formas de interação com as amostras das agulhas.
O princípio de operação é derivado do princípio do tunelamento na mecânica quântica. Em seu núcleo há uma ponta que pode varrer a superfície da amostra com uma certa tensão de polarização entre ela e a amostra, e cujo diâmetro está na escala atômica. Como a chance de tunelamento de elétrons apresenta uma relação exponencial negativa com a largura da barreira de potencial V(r), quando a distância entre a ponta da agulha e a amostra é muito próxima, a barreira de potencial entre elas torna-se muito fina, e o nuvens de elétrons se sobrepõem e, aplicando uma tensão entre a ponta da agulha e a amostra, os elétrons podem ser transferidos da ponta para a amostra ou da amostra para a ponta da agulha através do efeito de tunelamento para formar um túnel atual. Ao registrar as mudanças na corrente de tunelamento entre a ponta e a amostra, podem ser obtidas informações sobre a morfologia da superfície da amostra.
O SPM tem vantagens únicas sobre outras técnicas de análise de superfície:
(1) Alta resolução em nível atômico, com resoluções de 0,1 nm no paralelo e 0,01 nm na direção perpendicular à superfície da amostra, onde átomos individuais podem ser resolvidos.
(2) Uma imagem tridimensional da superfície no espaço real pode ser obtida em tempo real, que pode ser utilizada para o estudo de estruturas superficiais periódicas ou não periódicas, e este desempenho observável pode ser utilizado para o estudo de processos dinâmicos como difusão superficial.
(3) É possível observar a estrutura superficial local de uma única camada atômica em vez da imagem individual ou da natureza média de toda a superfície e, portanto, é possível observar diretamente os defeitos superficiais, a reconstrução da superfície, a morfologia e localização de adsorbatos de superfície e reconstrução de superfície causada por adsorbatos.
(4) Pode funcionar em diversos ambientes, como vácuo, atmosfera, temperatura ambiente, etc., podendo até imergir a amostra em água e outras soluções, o que não requer técnicas especiais de amostragem e não danifica a amostra durante a detecção processo. Esses recursos são particularmente adequados para o estudo de amostras biológicas e a avaliação da superfície da amostra sob diferentes condições experimentais, como para o mecanismo catalítico multifásico, mecanismo de supercondutividade e monitoramento de alterações na superfície do eletrodo durante reações eletroquímicas.
(5) Em combinação com a espectroscopia de varredura por tunelamento (STS), informações sobre a estrutura eletrônica da superfície podem ser obtidas, como a densidade de estados em diferentes níveis da superfície, as armadilhas de elétrons de superfície, a variação das barreiras de potencial de superfície e a estrutura do gap de energia.
