وكشف: تقنيات تسريع المجاهر
في تاريخ تطوير الأدوات الحديثة، تتقدم تكنولوجيا الفحص المجهري بسرعة مع تقدم التكنولوجيا البشرية، كما تم دفع البحث العلمي وتطوير المواد إلى عوالم صغيرة غير مسبوقة مع اختراع تقنيات الفحص المجهري الجديدة. يمكن تطبيق مجهر القوة الذرية في مختلف مجالات البحث، بما في ذلك مواد البوليمر، والمواد الإلكترونية الضوئية، والمواد النانوية، والمواد الحيوية، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون مجساته أيضًا بمثابة أدوات لمعالجة الذرات أو الجزيئات السطحية، مما يوفر مساحة أوسع للبحث العلمي والخيال.
وفقًا للتقارير، استخدم الفيزيائي كيث شواب من جامعة كورنيل طريقة قياس في الإلكترونيات النانوية لإنشاء مجهر مسح نفقي يمكنه التقاط صور للذرات الفردية على السطح بسرعة أسرع 100 مرة على الأقل من المجاهر الموجودة. يمكن للمجهر النفقي الماسح استخدام قدرة النفق الكمي أو نفق الإلكترون عبر العوائق لقياس المسافة بين كاشف الإبرة والسطح الموصل.
أضاف الباحثون مصدرًا إضافيًا للترددات الراديوية وأرسلوا موجة إلى مجهر المسح النفقي من خلال شبكة بسيطة. ووجدوا أنه يمكنهم استخدام خاصية انعكاس الموجة نحو المصدر للكشف عن مقاومة تقاطع النفق. تُسمى هذه التقنية بتقنية مقياس الانعكاس، والتي تستخدم الكابلات القياسية كقنوات موجية عالية التردد- ولا تتباطأ بسبب قيود سعة الكابل. وتم تطبيق جهد كهربائي صغير على العينة، مما أدى إلى تحريك الكاشف إلى موضع لا يبعد سوى بضعة أنجستروم عن سطح العينة.
تجدر الإشارة إلى أن المجهر النفقي الماسح المثالي يمكنه جمع البيانات بسرعة تعادل سرعة احتجاز الإلكترونات التي تمر عبر النفق، حيث يصل إلى معدل جيجاهيرتز واحد أو عرض نطاق ترددي يبلغ مليار دورة في الثانية. ومع ذلك، فإن مجهر المسح النفقي النموذجي محدود بقدرة كابل دائرة القراءة أو مخزن الطاقة، وتكون سرعته بطيئة بشكل خاص، حوالي 1 كيلو هرتز أو حتى أقل.
ومن الجدير بالذكر أن الخبراء يشيرون إلى أن هذه التكنولوجيا لديها أيضًا القدرة على تصنيع موازين الحرارة على المستوى الذري. إنهم يعتقدون اعتقادًا راسخًا أنه في غضون 10 سنوات، سيكون هناك عدد كبير من مجاهر المسح النفقي ذات التردد اللاسلكي والتي يمكن للناس استخدامها في العديد من التجارب الرائعة. لقد منح اختراع مجهر القوة الذرية المجتمع العلمي قدرات تحليلية غير مسبوقة، مما جعل اكتشاف الذرات والجزيئات الموجودة على أسطح المواد ومعالجتها لم يعد مجرد حلم.
