什么是扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope)？

扫描隧道显微镜（STM）是一种新型的显微镜，它不像传统的光学显微镜那样使用反射光，而是利用样品和探针尖端之间的量子隧穿来成像，其分辨率可以高达0.1nm的横向分辨率和0.01nm的深度分辨率这比使用最好的电子显微镜所能达到的...

扫描隧道显微镜（STM）是一种新型的显微镜，它不像传统的光学显微镜那样使用反射光，而是利用样品和探针尖端之间的量子隧穿来成像，其分辨率可以高达0.1nm的横向分辨率和0.01nm的深度分辨率这比使用最好的电子显微镜所能达到的分辨率高出几倍。科学家带烧杯的STM可以在多种环境中工作：除了超高真空，它还可以在水、空气等饱和的环境中工作。这使得显微镜非常灵活。但是，扫描隧道显微镜的表面必须非常干净，扫描隧道显微镜的尖端必须非常锋利，这给成像带来了实际的挑战。扫描隧道显微镜是由格德·宾尼格和海因里希·罗赫尔于1981年开发的。1986年，他们因在STM方面的研究而获得诺贝尔物理学奖。STM尖端非常锋利，只有一个原子。当尖端"钝"并且由两个原子而不是一个原子组成时，这会导致图像更加模糊。创造足够锋利的尖端的挑战促使研究人员探索将碳纳米管用作STM尖端，由于它们非常坚硬，易于制造。尖端有时被称为"触针"，铂铱的组合是使用最广泛的尖端材料之一。与许多其他显微镜一样，通常需要先进的减振来创建有用的STM。在最早的系统中，使用了磁悬浮方案，尽管今天以弹簧为基础的系统最受欢迎。在STMs成为常识后不久，一名高中生就能够用大约100美元（USD）的材料制作出一个粗糙的系统。示波器被用作成像屏幕。STM的尖端由压电陶瓷或压电晶体引导，它以一种很小但非常可预测的方式弯曲以响应电场在STM中，尖端的运动完全由计算机控制。