Ventajas únicas de la microscopía de sonda de barrido
El principio de funcionamiento del microscopio de sonda de barrido se basa en varias características físicas en el rango microscópico o mesoscópico, y detecta la interacción entre los dos al escanear la superficie de la sustancia a estudiar con una sonda atómicamente delgada, para obtener el To estudiar las propiedades superficiales de la materia, la principal diferencia entre los diferentes tipos de SPM son sus propiedades de punta y la forma correspondiente en la que la punta interactúa con la muestra.
El principio de funcionamiento proviene del principio de tunelización en la mecánica cuántica. Su núcleo es una punta de aguja que puede escanear la superficie de la muestra, tiene un cierto voltaje de polarización con la muestra y tiene un diámetro de escala atómica. Dado que la probabilidad de efecto túnel de electrones tiene una relación exponencial negativa con el ancho de la barrera de potencial V(r), cuando la distancia entre la punta y la muestra es muy cercana, la barrera de potencial entre ellos se vuelve muy delgada y las nubes de electrones se superponen. entre sí. Cuando se aplica un voltaje, los electrones pueden transferirse desde la punta a la muestra o desde la muestra a la punta a través del efecto túnel, formando una corriente de túnel. Al registrar el cambio de la corriente del túnel entre la punta de la aguja y la muestra, se puede obtener la información de la topografía de la superficie de la muestra.
En comparación con otras técnicas de análisis de superficies, SPM tiene ventajas únicas:
(1) Tiene alta resolución de nivel atómico. La resolución de STM en la dirección paralela y perpendicular a la superficie de la muestra puede alcanzar 0.1nm y 0.01nm, respectivamente, y se pueden resolver átomos individuales.
(2) La imagen tridimensional de la superficie en el espacio real se puede obtener en tiempo real, que se puede utilizar para el estudio de la estructura superficial periódica o no periódica. Este rendimiento observable se puede utilizar para el estudio de procesos dinámicos como la difusión superficial.
(3) Es posible observar la estructura de la superficie local de una sola capa atómica, en lugar de la imagen individual o las propiedades promedio de toda la superficie, de modo que los defectos de la superficie, la reconstrucción de la superficie, la morfología y la posición de los adsorbentes de la superficie y la los cambios causados por los adsorbentes se pueden observar directamente. Reconstrucción de superficies, etc.
(4) Puede funcionar en diferentes entornos, como vacío, atmósfera y temperatura normal, e incluso sumergir la muestra en agua y otras soluciones, sin tecnología especial de preparación de muestras, y el proceso de detección no dañará la muestra. Estas funciones son especialmente adecuadas para el estudio de muestras biológicas y la evaluación de superficies de muestras en diferentes condiciones experimentales, como el seguimiento de mecanismos catalíticos heterogéneos, mecanismos superconductores y cambios en la superficie del electrodo durante reacciones electroquímicas.
(5) Al cooperar con STS (Espectroscopia de túnel de barrido), se puede obtener información sobre la estructura electrónica de la superficie, como la densidad de los estados en diferentes niveles de la superficie, los pozos de electrones de la superficie, los cambios en las barreras de potencial de la superficie y las estructuras de brechas de energía.
