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\"扫描探针显微镜法\"是什么

jy爱好无奈jy 2007-03-31 22:50:35 714  浏览
  • 在纳米技术中提到的"扫描探针显微镜法"是什么,应该怎样理解?

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  • 1040197145cc 2007-04-01 00:00:00
    扫描探针显微镜就是扫描隧道显微镜 扫描隧道显微镜的英文缩写是STM。这是20世纪80年代初期出现的一种新型表面分析工具。其基本原理是基于量子力学的隧道效应和三维扫描。它是用一个极细的尖针,针尖头部为单个原子去接近样品表面,当针尖和样品表面靠得很近,即小于1纳米时,针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠。此时若在针尖和样品之间加上一个偏压,电子便会穿过针尖和样品之间的势垒而形成纳安级10A的隧道电流。通过控制针尖与样品表面间距的恒定,并使针尖沿表面进行精确的三维移动,就可将表面形貌和表面电子态等有关表面信息记录下来。扫描隧道显微镜具有很高的空间分辨率,横向可达0.1纳米,纵向可优于0.01纳米。它主要用来描绘表面三维的原子结构图,在纳米尺度上研究物质的特性,利用扫描隧道显微镜还可以实现对表面的纳米加工,如直接操纵原子或分子,完成对表面的刻蚀、修饰以及直接书写等。目前扫描隧道显微镜取得了一系列新进展,出现了原子力显微镜AFM、弹道电子发射显微镜BEEM、光子扫描隧道显微镜PSTM,以及扫描近场光学显微镜SNOM等。 扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,STM) 由Binnig等1981年发明,根据量子力学原理中的隧道效应而设计。当原子尺度的针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时,此处电子云重叠,外加一电压(2mV~2V),针尖与样品之间产生隧道效应而有电子逸出,形成隧道电流。电流强度和针尖与样品间的距离有函数关系,当探针沿物质表面按给定高度扫描时,因样品表面原子凹凸不平,使探针与物质表面间的距离不断发生改变,从而引起电流不断发生改变。将电流的这种改变图像化即可显示出原子水平的凹凸形态。扫描隧道显微镜的分辨率很高,横向为0.1~0.2nm,纵向可达0.001nm。它的优点是三态(固态、液态和气态)物质均可进行观察,而普通电镜只能观察制作好的固体标本。 利用扫描隧道显微镜直接观察生物大分子,如DNA、RNA和蛋白质等分子的原子布阵,和某些生物结构,如生物膜、细胞壁等的原子排列。

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