Ciri-ciri Mikroskopi probe Mengimbas
Apabila sejarah berkembang hingga 1980-an, jenis instrumen analisis permukaan baharu, Scanning probe microscopy (STM), berdasarkan fizik dan mengintegrasikan pelbagai teknologi moden, telah dilahirkan. STM bukan sahaja mempunyai resolusi spatial yang tinggi (sehingga O.1nm secara mendatar dan lebih baik daripada O.01nm secara menegak), ia boleh memerhati secara langsung struktur atom permukaan bahan, tetapi juga memanipulasi atom dan molekul, dengan itu mengenakan kehendak subjektif manusia terhadap alam semula jadi. Boleh dikatakan bahawa Mikroskopi probe mengimbas adalah lanjutan mata dan tangan manusia, dan penghabluran kebijaksanaan manusia.
Prinsip kerja mikroskopi probe pengimbasan adalah berdasarkan pelbagai sifat fizikal dalam julat mikroskopik atau mesoskopik. Interaksi antara keduanya dikesan dengan mengimbas kuar linear atom yang sangat halus di atas permukaan bahan yang dikaji untuk mendapatkan ciri permukaan bahan yang dikaji. Perbezaan utama antara jenis SPM yang berbeza ialah ciri-ciri tip dan Mod tindakan sampel tip yang sepadan.
Prinsip kerja berasal dari prinsip terowong dalam mekanik kuantum. Terasnya ialah hujung jarum yang boleh mengimbas pada permukaan sampel dan mempunyai voltan pincang tertentu di antaranya dan sampel, dengan diameter skala atom. Oleh kerana kebarangkalian terowong elektron mempunyai hubungan eksponen negatif dengan lebar halangan V (r), apabila jarak antara hujung dan sampel adalah sangat dekat, halangan di antara mereka menjadi sangat nipis, dan awan Elektron bertindih dengan setiap lain. Menggunakan voltan antara hujung dan sampel, elektron boleh dipindahkan dari hujung ke sampel atau dari sampel ke hujung melalui kesan terowong, membentuk arus terowong. Dengan merekodkan perubahan arus terowong antara hujung jarum dan sampel, maklumat tentang morfologi permukaan sampel boleh diperolehi.
Berbanding dengan teknik analisis permukaan yang lain, SPM mempunyai kelebihan unik:
(1) Ia mempunyai resolusi tinggi tahap atom. Peleraian STM dalam arah selari dan berserenjang dengan permukaan sampel boleh mencapai 0.1nm dan 0.01nm, masing-masing, yang boleh membezakan atom individu.
(2) Imej 3D masa nyata permukaan dalam ruang sebenar boleh diperolehi, yang boleh digunakan untuk mengkaji struktur permukaan dengan atau tanpa periodicity. Prestasi yang boleh diperhatikan ini boleh digunakan untuk mengkaji proses dinamik seperti resapan permukaan.
(3) Struktur permukaan tempatan lapisan atom tunggal boleh diperhatikan, bukannya sifat purata imej individu atau seluruh permukaan, jadi kecacatan permukaan, pembinaan semula permukaan, bentuk dan kedudukan penjerap permukaan, dan Permukaan pembinaan semula yang disebabkan oleh penjerap boleh diperhatikan secara langsung.
(4) Ia boleh berfungsi dalam persekitaran yang berbeza seperti vakum, atmosfera, dan suhu bilik, dan juga merendam sampel dalam air dan penyelesaian lain tanpa memerlukan teknik penyediaan sampel khas, dan proses pengesanan tidak merosakkan sampel. Ciri-ciri ini amat sesuai untuk kajian sampel biologi dan penilaian permukaan sampel di bawah keadaan eksperimen yang berbeza, seperti pemantauan mekanisme pemangkin Heterogen, mekanisme superkonduktor, dan perubahan permukaan elektrod semasa tindak balas elektrokimia.
(5) Dengan bekerjasama dengan Scanning Tunneling Spectroscopy (STS), maklumat tentang struktur elektronik permukaan boleh diperolehi, seperti ketumpatan keadaan pada tahap permukaan yang berbeza, telaga elektron permukaan, perubahan dalam halangan potensi permukaan, dan struktur jurang tenaga.
