Scanning-tunnelmikroskopet kan se enkelte atomer. Det måler strømmen mellem overfladens atomer og spidsen af en metaltråd, der scanner overfladen.

.

Et scanning-tunnelmikroskop er et mikroskop, der er baseret på tunnelering af elektroner fra en spids metalnål til det materiale, der undersøges. Et scanning-tunnelmikroskop afbilder metallers og halvlederes overflader med så høj opløsning, at de enkelte atomer kan ses.

Faktaboks

Også kendt som

scannende tunnelmikroskop, STM; rastertunnelmikroskop

Virkemåde

Atomernes placering på overfladen af en siliciumkrystal danner ligesom snefnug et regelmæssigt mønster med sekstalssymmetri. Ved brug af et scanning-tunnelmikroskop er det muligt direkte at måle de enkelte atomers placering på overfladen. Figuren viser en siliciumkrystal, hvor de lyse pletter er atomerne på overfladen. Afstanden mellem to mørke nabopletter er 2,7 nanometer.

.

I et scanning-tunnelmikroskop måles den elektriske strøm, tunnelstrømmen, der løber mellem en spids, ledende metalnål og en prøves overflade. Der påtrykkes en spændingsforskel mellem nål og overflade, og herved opstår en tunnelstrøm, når afstanden mellem overfladen og nålen er mindre end 1 nm. På denne måde kan lokale elektronegenskaber undersøges.

Tunnelstrømmen varierer eksponentielt med afstanden, og ved at lade nålen scanne hen over overfladen og samtidig måle strømmen optages et topografisk billede af overfladen. Andre faktorer kan dog påvirke tunnelstrømmen; eksempelvis vil forskellige atomer i overfladen give forskellig tunnelstrøm.

Spidsen af et scanning-tunnelmikroskop er ofte lavet af wolfram. Ved brug af en magnetiseret nål er det endvidere muligt at måle magnetiske strukturer i overfladen. Denne teknik kaldes spin-polariseret scanning-tunnelmikroskopi.

Opfindelsen af mikroskopet

To fysikere fra IBM Research Laboratory i Zürich, tyskeren Gerd Binnig og schweizeren Heinrich Rohrer, udviklede i årene 1981-1982 en spektroskopisk metode til scanning af elektrisk ledende overflader. Det førte i 1983 til opfindelsen af scanning-tunnelmikroskopet, som var det første instrument, der gjorde det muligt at se de ledende overfladers enkelte atomer. Binnig og Rohrer modtog i 1986 Nobelprisen i fysik for deres opdagelse. De delte prisen med Ernst Ruska, der fik den for udviklingen af elektronmikroskopet.

Læs mere i Lex

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig