المزايا الفريدة لمجس المسح المجهري
يعتمد مبدأ عمل مجهر مسبار المسح على الخصائص الفيزيائية المختلفة في النطاق المجهري أو النطاق المتوسط ، ويكشف التفاعل بين الاثنين عند مسح سطح المادة المراد دراستها بواسطة مسبار رقيق ذريًا ، وذلك للحصول على إلى دراسة الخصائص السطحية للمادة ، والفرق الرئيسي بين الأنواع المختلفة من SPM هو خصائص طرفها والطريقة المقابلة التي يتفاعل بها الطرف مع العينة.
يأتي مبدأ العمل من مبدأ الأنفاق في ميكانيكا الكم. جوهرها هو طرف إبرة يمكنه مسح سطح العينة ، وله جهد تحيز معين مع العينة ، وله قطر من المقياس الذري. نظرًا لأن احتمال نفق الإلكترون له علاقة أسية سلبية مع عرض الحاجز المحتمل V (r) ، عندما تكون المسافة بين الطرف والعينة قريبة جدًا ، يصبح الحاجز المحتمل بينهما رفيعًا جدًا ، وتتداخل السحب الإلكترونية بعضها البعض. عند تطبيق جهد ما ، يمكن نقل الإلكترونات من الطرف إلى العينة أو من العينة إلى الطرف من خلال تأثير النفق ، وتشكيل تيار نفق. من خلال تسجيل تغيير تيار النفق بين طرف الإبرة والعينة ، يمكن الحصول على معلومات التضاريس السطحية للعينة.
بالمقارنة مع تقنيات تحليل السطح الأخرى ، فإن SPM لها مزايا فريدة:
(1) لديها دقة عالية على المستوى الذري. يمكن أن يصل قرار STM في الاتجاه الموازي لسطح العينة والعمودي عليه إلى 0. 1 نانومتر و 0. 01 نانومتر ، على التوالي ، ويمكن حل الذرات المفردة.
(2) يمكن الحصول على الصورة ثلاثية الأبعاد للسطح في الفضاء الحقيقي في الوقت الفعلي ، والتي يمكن استخدامها لدراسة بنية السطح الدورية أو غير الدورية. يمكن استخدام هذا الأداء الملحوظ لدراسة العمليات الديناميكية مثل انتشار السطح.
(3) من الممكن ملاحظة البنية السطحية المحلية لطبقة ذرية واحدة ، بدلاً من الصورة الفردية أو متوسط خصائص السطح بأكمله ، بحيث تكون عيوب السطح ، وإعادة بناء السطح ، ومورفولوجيا وموضع الممتزات السطحية ، و التغييرات التي تسببها الممتزات يمكن ملاحظتها مباشرة. إعادة بناء السطح ، إلخ.
(4) يمكن أن يعمل في بيئات مختلفة مثل الفراغ والغلاف الجوي ودرجة الحرارة العادية ، وحتى غمر العينة في الماء والحلول الأخرى ، بدون تقنية خاصة لإعداد العينة ، ولن تؤدي عملية الكشف إلى إتلاف العينة. هذه الميزات مناسبة بشكل خاص لدراسة العينات البيولوجية وتقييم أسطح العينة في ظل ظروف تجريبية مختلفة ، مثل مراقبة آليات التحفيز غير المتجانسة ، وآليات الموصلية الفائقة ، وتغيرات سطح القطب أثناء التفاعلات الكهروكيميائية.
(5) بالتعاون مع STS (المسح الطيفي للمسح النفقي) ، يمكن الحصول على معلومات حول البنية الإلكترونية للسطح ، مثل كثافة الحالات على مستويات مختلفة من السطح ، وآبار الإلكترون السطحية ، والتغيرات في الحواجز السطحية المحتملة ، وهياكل فجوة الطاقة.
