היתרונות הייחודיים של מיקרוסקופ סריקה
מיקרוסקופ בדיקה סריקה (SPM) פועלת על עיקרון של זיהוי האינטראקציה בין תכונות פיזיקליות שונות בטווח המיקרוסקופי או המזוסקופי המבוסס על סריקה של בדיקה עדינה מאוד של ליניאריות אטומית מעל פני החומר הנחקר, על מנת להשיג את תכונות פני השטח של החומר הנבדק. ההבדל העיקרי בין סוגים שונים של SPM טמון במאפיינים של העצות ובמצבי האינטראקציה התואמים של העצה-דגימה.
עקרון הפעולה נגזר מעיקרון המנהור דרך במכניקת הקוונטים. בליבתו נמצא קצה שיכול לסרוק את פני הדגימה עם מתח הטיה מסוים בינו לבין הדגימה, ושקוטרו הוא בקנה מידה אטומי. מכיוון שהסיכוי למנהור אלקטרונים מראה קשר אקספוננציאלי שלילי עם רוחב מחסום הפוטנציאל V(r), כאשר המרחק בין קצה המחט לדגימה קרוב מאוד, מחסום הפוטנציאל ביניהם הופך דק מאוד, ו- ענני אלקטרונים חופפים זה לזה, ועל ידי הפעלת מתח בין קצה המחט לדגימה, ניתן להעביר את האלקטרונים מהקצה לדגימה או מהדגימה לקצה המחט דרך אפקט המנהור ליצירת מנהור. נוֹכְחִי. על ידי רישום השינויים בזרם המנהור בין הקצה למדגם, ניתן לקבל מידע על מורפולוגיה פני השטח של המדגם.
ל-SPM יתרונות ייחודיים על פני טכניקות אחרות של ניתוח משטח:
(1) רזולוציה גבוהה ברמה האטומית, עם רזולוציות של 0.1 ננומטר במקביל ו-0.01 ננומטר בכיוון הניצב למשטח המדגם, שבו ניתן לפתר אטומים בודדים.
(2) ניתן לקבל בזמן אמת תמונה תלת מימדית של פני השטח במרחב האמיתי, אשר ניתן להשתמש בה לחקר מבני פני שטח תקופתיים או לא תקופתיים, וניתן להשתמש בביצוע הנצפה הזה לחקר תהליכים דינמיים כגון דיפוזיה פני השטח.
(3) ניתן לצפות במבנה פני השטח המקומי של שכבה אטומית אחת ולא בתמונה הבודדת או בטבע הממוצע של פני השטח כולו, וכך ניתן לצפות ישירות בפגמי פני השטח, שחזור פני השטח, המורפולוגיה והמיקום של פני השטח. אדסורבטים משטחים, ושחזור משטח הנגרם על ידי אדסורבטים.
(4) הוא יכול לעבוד בסביבות שונות, כגון ואקום, אטמוספרה, טמפרטורת החדר וכו', ואף יכול לטבול את הדגימה במים ובתמיסות אחרות, שאינן דורשות טכניקות דגימה מיוחדות ואינן פוגעות בדגימה במהלך הגילוי. תהליך. תכונות אלו מתאימות במיוחד לחקר דגימות ביולוגיות ולהערכת משטח הדגימה בתנאי ניסוי שונים, כגון המנגנון הקטליטי הרב-פאזי, מנגנון מוליכות-על וניטור שינויים במשטח האלקטרודה במהלך תגובות אלקטרוכימיות.
(5) בשילוב עם ספקטרוסקופיה של מנהור סריקה (STS), ניתן לקבל מידע על המבנה האלקטרוני של פני השטח, כגון צפיפות המצבים ברמות שונות של פני השטח, מלכודות האלקטרונים של פני השטח, השונות של מחסומי הפוטנציאל של פני השטח. ומבנה פער האנרגיה.
