Microscopio a scansione a tunnel e microscopio a forza atomica

Titolo originale:

Scanning Tunneling Microscope and Atomic Force Microscopy

Contenuto del libro:

Literature Review dell'anno 2015 nella materia Ingegneria - Generale, Fondamenti, Indian Institute of Technology, Delhi, corso: Ingegneria mineraria, lingua: English, abstract: La risoluzione su scala atomica è necessaria per studiare la disposizione degli atomi nei materiali e progredire nella loro comprensione.

Fin dal XVII secolo i microscopi ottici che utilizzano la luce visibile come fonte di illuminazione hanno guidato la nostra ricerca per osservare le specie microscopiche, ma la risoluzione raggiungibile ha raggiunto limiti fisici a causa della lunghezza d'onda molto più lunga della luce visibile. Dopo la scoperta della natura ondulatoria associata ai corpi particellari, si è aperto un nuovo canale di pensiero che considera le particelle di lunghezza d'onda molto inferiore e le loro proprietà speciali quando interagiscono con il campione in osservazione.

Queste particelle, cioè elettroni, neutroni e ioni, sono state sviluppate in diverse tecniche e utilizzate come sorgenti di illuminazione. In questo contesto, lo sviluppo della microscopia a scansione a tunnel, che utilizza gli elettroni per scoprire le irregolarità nella disposizione degli atomi nei materiali sottili attraverso il fenomeno quantomeccanico del tunneling degli elettroni, è diventato un'invenzione sensazionale. La microscopia a forza atomica (AFM) è un'evoluzione della STM che si basa sulla misurazione delle forze di contatto tra il campione e una sonda di scansione, superando la tecnica precedente che permetteva di osservare solo conduttori o superfici pretrattate per la conduzione.

Poiché la misurazione delle forze di contatto tra i materiali è un approccio più fondamentale, ugualmente ma più sensibile della misurazione della corrente di tunneling che scorre tra di essi, la microscopia a forza atomica è stata in grado di visualizzare gli isolanti, i semiconduttori e i conduttori con una risoluzione atomica, sostituendo la corrente di tunneling con un dispositivo di rilevamento della forza di contatto atomica, un delicato cantilever, che può visualizzare conduttori e isolanti tramite un “tocco” meccanico mentre scorre sugli atomi della superficie del campione. L'AFM ha visto una massiccia proliferazione nei laboratori degli hobbisti, sotto forma di apparecchi per il rilevamento di