扫描隧道显微镜的应用

http://www.microimage.com.cnMiffy(2010-09-06 16:32:19)

 

  自扫描隧道显微镜问世以来,在表面科学,材料及生命科学等领域获得了广泛的应用。

  1表面结构研究

  科学家们用扫描隧道显微镜研究了金、银、铜、锗、镍等金属不同晶面的形貌;石墨和一些金属卤化物的高分辨表面结构;砷化镓的表面原子排列并鉴别了砷和镓原子;由吸附体引起的镍表面重构;高温无机超导材料钇系和铋系的表面结构和能隙等等;为表面科学中首先要回答原子在哪里、它们又是如何运动的等最基本而且又是最难回答的问题提供了解决工具。

  2表面原子排列

  物质的表面结构往往是十分复杂的,这是因为表面处于体相原子的中止面上。这种特殊的状态造成表面几个原子层内原子的排列往往与体相不同。已经证实在许多情况下,表面形成超晶格结构可使表面自由能达到最小值,即形成表面重构。扫描隧道显微图像还揭示了顶层原子下存在不均匀的波纹结构。

  3单晶表面结构

  单晶的清洁表面由台面和台阶组成。现已查明台阶在表面化学反应中起着重要作用。扫描隧道显微镜有助于我们对这些反应的认识。其后的扫描隧道显微研究表明某物质重构表面上有台阶,重构延伸到台阶的边缘,这正是因为重构过程是从台阶处开始的。用其它技术都难以观察到关于表面台阶这种原子位置信息。

  4生物样品

  由于扫描隧道显微方法不需要用高能电子束在样品表面聚焦,且试验可在多种条件下进行,因此将扫描隧道显微镜用于生物试品的研究引起了生物学家的关注。目前的研究包括在真空,大气和水溶液下DNA的研究,观察到了丝状残基和环状结构,测定了双螺旋结构的周期。DMPC双层复型的波纹相结构和周期,细菌细胞鞘,球蛋白等。

  5纳米加工

  扫描隧道显微镜对表面的纳米加工包括对原子、分子的操纵和对表面的刻蚀。利用扫描隧道显微镜,已成功的实现了对原子的操纵,使人类梦寐以求的在原子尺度上控制物质的愿望成为现实。

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