กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
Image of reconstruction on a clean Gold(100) surface
An STM image of single-walled carbon nanotube

กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดทะลุผ่าน (อังกฤษ: scanning tunneling microscope; STM) คือเครื่องมือสำหรับการจับภาพพื้นผิวในระดับของอะตอม คิดค้นขึ้นโดย Gerd Binnig และ Heinrich Rohrer (จากไอบีเอ็ม ซูริก) ในปี ค.ศ. 1981 และทำให้ทั้งสองได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1986[1][2] สำหรับ STM เครื่องหนึ่ง ค่าความละเอียดที่ดีควรอยู่ที่ 0.1 นาโนเมตรในแนวขวาง และ 0.01 นาโนเมตรในแนวลึก[3] ด้วยค่าความละเอียดขนาดนี้ อะตอมแต่ละหน่วยในสสารจะมีการหมุนเวียนและจับภาพไว้ได้ เราสามารถใช้ STM ได้ไม่เพียงในที่สุญญากาศยิ่งยวด แต่ยังใช้ได้ในอากาศ ในน้ำ และของเหลวอื่นๆ หรือในก๊าซ และที่ระดับอุณหภูมิแตกต่างกันได้ตั้งแต่เกือบศูนย์เคลวินไปจนถึงหลายร้อยองศาเซลเซียส[4]

เครื่อง STM มีพื้นฐานบนหลักการของการทะลุผ่านทางควอนตัม (quantum tunnelling) เมื่อนำปลายตัวนำไปใกล้กับพื้นผิวที่ต้องการตรวจสอบ จะเกิดไบแอส (โวลท์ที่ต่างกัน) ระหว่างพื้นผิวทั้งสองและทำให้อิเล็กตรอนสามารถลอดผ่านสุญญากาศระหว่างทั้งสองได้ "กระแสทะลุผ่าน" ที่เกิดขึ้นคือฟังก์ชันระหว่างตำแหน่งของปลายตัวนำ โวลท์ที่ใช้ และความหนาแน่นภายในของสถานะ (local density of states; LDOS) ของสารตัวอย่างนั้น[4] การเก็บข้อมูลทำโดยการจับค่ากระแสขณะที่ปลายตัวนำเคลื่อนที่กราดไปทั่วพื้นผิว และมักแสดงผลในรูปของภาพ การใช้งาน STM เป็นเทคนิคอันท้าทาย เพราะต้องใช้พื้นผิวที่สะอาดและเสถียรอย่างยิ่ง ปลายตัวนำที่แหลม การควบคุมการสั่นอย่างเยี่ยมยอด และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อันสลับซับซ้อน

อ้างอิง[แก้]

  1. G. Binnig, H. Rohrer (1986). "Scanning tunneling microscopy". IBM Journal of Research and Development 30: 4. 
  2. Press release for the 1986 Nobel Prize in physics
  3. C. Bai (2000). Scanning tunneling microscopy and its applications. New York: Springer Verlag. ISBN 3540657150. 
  4. 4.0 4.1 C. Julian Chen (1993). Introduction to Scanning Tunneling Microscopy. Oxford University Press. ISBN 0195071506. 

หนังสืออ่านเพิ่มเติม[แก้]

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]