ผลต่างระหว่างรุ่นของ "กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์"

เนื้อหาที่ลบ เนื้อหาที่เพิ่ม

ในบรรทัด

รุ่นแก้ไขเมื่อ 13:54, 9 กันยายน 2555

An STM image of single-walled carbon nanotube

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

อ้างอิง

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

หนังสืออ่านเพิ่มเติม

Tersoff, J.: Hamann, D. R.: Theory of the scanning tunneling microscope, Physical Review B 31, 1985, p. 805 - 813.
Bardeen, J.: Tunnelling from a many-particle point of view, Physical Review Letters 6 (2), 1961, p. 57-59.
Chen, C. J.: Origin of Atomic Resolution on Metal Surfaces in Scanning Tunneling Microscopy, Physical Review Letters 65 (4), 1990, p. 448-451
G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 50, 120 - 123 (1983)
G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 49, 57 - 61 (1982)
G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Appl. Phys. Lett., Vol. 40, Issue 2, pp. 178-180 (1982)
R. V. Lapshin, Feature-oriented scanning methodology for probe microscopy and nanotechnology, Nanotechnology, volume 15, issue 9, pages 1135-1151, 2004
D. Fujita and K. Sagisaka, Topical review: Active nanocharacterization of nanofunctional materials by scanning tunneling microscopy Sci. Technol. Adv. Mater. 9, 013003(9pp) (2008) (free download).
Roland Wiesendanger (1994). Scanning probe microscopy and spectroscopy: methods and applications. Cambridge University Press. ISBN 0521428475.
Theory of STM and Related Scanning Probe Methods. Springer Series in Surface Sciences, Band 3. Springer, Berlin 1998

แหล่งข้อมูลอื่น

A microscope is filming a microscope (Mpeg, AVI movies)
Zooming into the NanoWorld (Animation with measured STM images)
NobelPrize.org website about STM, including an interactive STM simulator.
SPM - Scanning Probe Microscopy Website
STM Image Gallery at IBM Almaden Research Center
STM Gallery at Vienna University of technology
Build a simple STM with a cost of materials less than $100.00 excluding oscilloscope
Nanotimes Simulation engine of scanning tunneling microscope
Structure and Dynamics of Organic Nanostructures discovered by STM
Metal organic coordination networks of oligopyridines and Cu on graphite investigated by STM
Surface Alloys discovered by STM
Animated illustration of tunneling and STM
60 second movie clip with an introduction to Scanning Tunneling Microscopy(STM)

[Binnig-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

[Bai-3] C. Bai (2000). Scanning tunneling microscopy and its applications. New York: Springer Verlag. ISBN 3540657150.

[Chen-4] 4.0 ^4.1 C. Julian Chen (1993). Introduction to Scanning Tunneling Microscopy (PDF). Oxford University Press. ISBN 0195071506.

[1]

[2]

[3]

[4]

@@ บรรทัด 2: / บรรทัด 2: @@
 [[File:Chiraltube.gif|thumb|An STM image of single-walled [[carbon nanotube]]]]
-'''กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์''' ({{lang-en|scanning tunneling microscope}}; STM) คือเครื่องมือสำหรับการจับภาพพื้นผิวในระดับของอะตอม คิดค้นขึ้นโดย [[Gerd Binnig]] และ [[Heinrich Rohrer]] (จาก[[ไอบีเอ็ม]] ซูริก) ในปี ค.ศ. 1981 และทำให้ทั้งสองได้รับ[[รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์]]ในปี ค.ศ. 1986<ref name="Binnig">{{Cite journal|author=G. Binnig, H. Rohrer|title=Scanning tunneling microscopy|journal=IBM Journal of Research and Development|volume=30|page=4|year=1986}}</ref><ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/press.html Press release for the 1986 Nobel Prize in physics]</ref> สำหรับ STM เครื่องหนึ่ง ค่าความละเอียดที่ดีควรอยู่ที่ 0.1 [[นาโนเมตร]]ในแนวขวาง และ 0.01 นาโนเมตรในแนวลึก<ref name="Bai">{{Cite book|author=C. Bai|title=Scanning tunneling microscopy and its applications|publisher=Springer Verlag|place=New York|year=2000|url=http://books.google.com/?id=3Q08jRmmtrkC&pg=PA345|isbn=3540657150}}</ref>  ด้วยค่าความละเอียดขนาดนี้ อะตอมแต่ละหน่วยในสสารจะมีการหมุนเวียนและจับภาพไว้ได้ เราสามารถใช้ STM ได้ไม่เพียงในที่สูญญากาศยิ่งยวด แต่ยังใช้ได้ในอากาศ ในน้ำ และของเหลวอื่นๆ หรือในก๊าซ และที่ระดับอุณหภูมิแตกต่างกันได้ตั้งแต่เกือบ[[ศูนย์องศาสัมบูรณ์|ศูนย์เคลวิน]]ไปจนถึงหลายร้อยองศาเซลเซียส<ref name="Chen">{{Cite book|author=C. Julian Chen|title=Introduction to Scanning Tunneling Microscopy|year=1993|url=http://www.columbia.edu/~jcc2161/documents/STM_2ed.pdf|isbn=0195071506|publisher=Oxford University Press}}</ref>
+'''กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์''' ({{lang-en|scanning tunneling microscope}}; STM) คือเครื่องมือสำหรับการจับภาพพื้นผิวในระดับของอะตอม คิดค้นขึ้นโดย [[Gerd Binnig]] และ [[Heinrich Rohrer]] (จาก[[ไอบีเอ็ม]] ซูริก) ในปี ค.ศ. 1981 และทำให้ทั้งสองได้รับ[[รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์]]ในปี ค.ศ. 1986<ref name="Binnig">{{Cite journal|author=G. Binnig, H. Rohrer|title=Scanning tunneling microscopy|journal=IBM Journal of Research and Development|volume=30|page=4|year=1986}}</ref><ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/press.html Press release for the 1986 Nobel Prize in physics]</ref> สำหรับ STM เครื่องหนึ่ง ค่าความละเอียดที่ดีควรอยู่ที่ 0.1 [[นาโนเมตร]]ในแนวขวาง และ 0.01 นาโนเมตรในแนวลึก<ref name="Bai">{{Cite book|author=C. Bai|title=Scanning tunneling microscopy and its applications|publisher=Springer Verlag|place=New York|year=2000|url=http://books.google.com/?id=3Q08jRmmtrkC&pg=PA345|isbn=3540657150}}</ref>  ด้วยค่าความละเอียดขนาดนี้ อะตอมแต่ละหน่วยในสสารจะมีการหมุนเวียนและจับภาพไว้ได้ เราสามารถใช้ STM ได้ไม่เพียงในที่สุญญากาศยิ่งยวด แต่ยังใช้ได้ในอากาศ ในน้ำ และของเหลวอื่นๆ หรือในก๊าซ และที่ระดับอุณหภูมิแตกต่างกันได้ตั้งแต่เกือบ[[ศูนย์องศาสัมบูรณ์|ศูนย์เคลวิน]]ไปจนถึงหลายร้อยองศาเซลเซียส<ref name="Chen">{{Cite book|author=C. Julian Chen|title=Introduction to Scanning Tunneling Microscopy|year=1993|url=http://www.columbia.edu/~jcc2161/documents/STM_2ed.pdf|isbn=0195071506|publisher=Oxford University Press}}</ref>
 เครื่อง STM มีพื้นฐานบนหลักการของ[[อุโมงค์ควอนตัม]] (quantum tunnelling) เมื่อนำปลายตัวนำไปใกล้กับพื้นผิวที่ต้องการตรวจสอบ จะเกิดไบแอส (โวลท์ที่ต่างกัน) ระหว่างพื้นผิวทั้งสองและทำให้อิเล็กตรอนสามารถลอดผ่านสุญญากาศระหว่างทั้งสองได้ "กระแสในอุโมงค์" ที่เกิดขึ้นคือฟังก์ชันระหว่างตำแหน่งของปลายตัวนำ โวลท์ที่ใช้ และความหนาแน่นภายในของสถานะ (local density of states; LDOS) ของสารตัวอย่างนั้น<ref name="Chen"/> การเก็บข้อมูลทำโดยการจับค่ากระแสขณะที่ปลายตัวนำเคลื่อนที่กราดไปทั่วพื้นผิว และมักแสดงผลในรูปของภาพ การใช้งาน STM เป็นเทคนิคอันท้าทาย เพราะต้องใช้พื้นผิวที่สะอาดและเสถียรอย่างยิ่ง ปลายตัวนำที่แหลม การควบคุมการสั่นอย่างเยี่ยมยอด และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อันสลับซับซ้อน