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Che cosa sta scandendo la microscopia della sonda?

La microscopia di scansione della sonda è usata per creare le immagini delle superfici e delle strutture del nanoscale o per manipolare gli atomi per muoverli nei reticoli specifici. Comprende una sonda fisica che scandisce sopra la superficie dei dati della riunione dell'esemplare che sono usati per generare l'immagine o per manipolare gli atomi.

I microscopi di scansione della sonda funzionano diversamente che i microscopi ottici perché l'operatore non ha una visualizzazione diretta della superficie ma di un'immagine che rappresenta la struttura della superficie. Sono molto potenti e possono avere molto un di alta risoluzione, fino ad un nanometro.

Immagine: Microscopio atomico della forza (AFM/MFM) a sinistra con che gestisce il computer sul right.©Zureks/commons.wikimedia.org compartecipe sotto: Licenza GNU Free Documentation.

Cronologia

I microscopi ottici erano il primo tipo di microscopi che sono stati sviluppati ed utilizzato stati nella ricerca scientifica, ma presto è scoperto stato che c'era un limite alle loro capacità. Nell'osservare gli esemplari più piccoli della lunghezza d'onda dell'indicatore luminoso, l'immagine è stato confusa o distorta.

Il microscopio elettronico è stato sviluppato per sormontare questa limitazione nel 1921, che utilizza i raggi degli elettroni per creare un'immagine del campione. Ciò permessa un importante crescita nella risoluzione delle immagini microscopiche create.

La microscopia di scansione della sonda è stata sviluppata tardi nel XX secolo per permettere l'indagine sulle superfici con risoluzione atomica, che è oltre la capacità di un microscopio elettronico. Il Dott. Gerd Binnig ed il Dott. Heinrich Rohrer hanno inventato il primo microscopio di traforo di scansione nel 1981. Ciò era un'innovazione significativa nel campo di nanotecnologia perché ha permesso che gli scienziati osservassero una rappresentazione della superficie dei campioni ad un livello atomico.

Ora è possibile che gli scienziati da osservare i diversi atomi, da studiare i loro beni e li manipolino per creare le nuove strutture.

Tipi

Ci sono vari tipi di microscopi della sonda di scansione compreso:

  • Microscopio atomico della forza (AFM): misura la forza elettrostatica fra il suggerimento e l'esemplare.
  • Microscopio della forza magnetica (MFM): misura la forza magnetica fra il suggerimento e l'esemplare.
  • Microscopio di scansione di traforo (STM): misura la corrente elettrica fra il suggerimento e l'esemplare.

Come funziona?

Un microscopio della sonda di scansione ha un suggerimento marcato della sonda sull'estremità di una trave a mensola, che può scandire la superficie dell'esemplare. Il suggerimento si muove avanti e indietro in un modo molto controllato ed è possibile muovere l'atomo della sonda dall'atomo.

Una forza devia la trave a mensola quando il suggerimento ottiene vicino alla superficie del campione, che può essere misurato da un laser riflesso dalla trave a mensola nei fotodiodi. Ci sono molte forze differenti che possono causare le deformazioni, quali i legami meccanici, elettrostatici, magnetici, chimici, van der Waals e forze capillari.

I dati dai riflessi del laser individuati dai fotodiodi si combinano per generare un'immagine da un computer. L'immagine non ha colore perché è una rappresentazione dei beni piuttosto che l'indicatore luminoso, sebbene siano dati spesso il colore dal programma informatico ad aiuto nella differenziazione dei beni differenti dell'esemplare.

Tecniche

Ci sono varie tecniche utilizzate nella microscopia della sonda di scansione, secondo lo scopo dello studio.

Per esempio, il microscopio può essere collocato “al modo di contatto,„ che comprende una forza costante fra il suggerimento a mensola e la superficie dell'esemplare. Questo modo permette che un'immagine della superficie sia prodotta rapido.

Alternativamente, il microscopio può essere collocato “al modo di spillatura,„ che comprende l'oscillazione della trave a mensola in modo che il suggerimento tocchi intermittentemente la superficie dell'esemplare. Ciò è la più utile quando il campione di studio ha una superficie molle.

Riferimenti

Further Reading

Last Updated: Feb 26, 2019

Yolanda Smith

Written by

Yolanda Smith

Yolanda graduated with a Bachelor of Pharmacy at the University of South Australia and has experience working in both Australia and Italy. She is passionate about how medicine, diet and lifestyle affect our health and enjoys helping people understand this. In her spare time she loves to explore the world and learn about new cultures and languages.

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