Na początek trochę absolutnych podstaw idei działania takiego mikroskopu. Na specjalnym skanerze wykonanym z piezoelektrycznego materiału umieszczamy próbkę, którą chcemy przebadać. Skaner ten pod wpływem przyłożonego napięcia zmienia swoje wymiary (odwrotne zjawisko piezoelektryczne - opowiem o tym kiedy indziej), czym powoduje ruch przymocowanej próbki. Bardzo precyzyjny ruch - z dokładnością do dziesiątych części nanometra (nanometr to 1/1 000 000 000 metra - jedna miliardowa). Nad skanerem i próbką znajduje się specjalne przewodzące ostrze - i to o takiej ostrości, że wszystkie fantastyczne miecze z gier komputerowych mogą się schować. To ostrze jest tak ostre, że już bardziej się nie da. Na jego końcu znajduje się pojedynczy atom. Pomiędzy ostrzem a próbką przykładamy pewne napięcie, na skutek czego pomiędzy nimi zaczynają tunelować elektrony. Intensywność tego tunelowania, czyli natężenie prądu tunelowego jest ściśle zależne od odległości ostrza od próbki - czyli im bliżej próbki jest ostrze, tym więcej elektronów tuneluje. My ten prąd rejestrujemy, obrabiamy i otrzymujemy w ten sposób obraz posiadający prawdziwą rozdzielczość atomową, czyli mówiąc po ludzku - widzimy pojedyncze atomy. Tak w zasadzie to jest pewne oszustwo, bo widzimy tylko superpozycje chmur elektronowych tych atomów, ale w bardzo wielu przypadkach pokrywa się to z rzeczywistą powierzchnią próbki. Problem może się pojawić, gdy znajdują się na niej jakieś syfy zmieniające przewodność, takie jak cząsteczki powietrza czy wody.
Proces i budowa jest oczywiście dużo bardziej skomplikowana (powstały o tym grube książki), jednak nie sądzę żeby kogoś tutaj interesowały takie detale. Przejdźmy zatem do konkretów, czyli popatrzmy na atomy, które zarejestrował Lord:
Tutaj widzimy tzw. zręby atomowe. Te grube linie na obrazku przedstawiają kolejne warstwy atomów węgla na powierzchni grafitu - pojedyncza taka warstwa to nic innego niż grafen, o którym pisano nawet w ostatnim numerze Cd-Action
Nieco większe 'powiększenie'. Widać już pojedyncze atomy. Yay!
Tutaj już wyraźnie widać atomy węgla. Zaznaczyłem nawet pojedynczą płaszczyznę komórki elementarnej heksagonalnej sieci krystalicznej grafitu. Tak w zasadzie to powinien być sześciokąt, ale mamy tu pewne problemy wynikające z nakładania się chmur elektronowych wynikające z przemieszczenia kolejnych grafenowych warstw wobec siebie.
To tyle na dzisiaj. Mam nadzieję że kogoś zaciekawiłem - następnym razem napiszę o statycznym AFMie (Atomic Force Microscope) i zamieszczę zdjęcia płyt i matryc CD oraz układu scalonego w potężnym powiększeniu.
EDIT: Widzę że podziałka na ostatnim zdjęciu jest wyrażona w tzw. Angstremach, których wielkości nie musicie znać. Tłumaczę zatem: jeden Angstrem to 1/10 nanometra (czyli jedna dziesięciomiliardowa metra).
- Czytaj dalej...
- 9 komentarzy
- 2851 wyświetleń
