Keuntungan unik dari pemindaian mikroskop probe
Prinsip kerja mikroskop probe pemindai didasarkan pada berbagai sifat fisik dalam rentang mikro atau mesoskopik. Interaksi antara keduanya dideteksi dengan memindai permukaan zat yang dipelajari dengan probe atom yang sangat halus, untuk memperoleh karakteristik permukaan zat yang dipelajari. Perbedaan utama antara berbagai jenis SPM adalah karakteristik ujung jarumnya dan metode interaksi sampel ujung jarum yang sesuai.
Prinsip kerjanya berasal dari prinsip tunneling dalam mekanika kuantum. Intinya adalah ujung jarum yang dapat memindai permukaan sampel dan memiliki tegangan bias tertentu antara itu dan sampel, dengan diameter skala atom. Karena hubungan eksponensial negatif antara kemungkinan penerowongan elektron dan lebar penghalang potensial V (r), ketika jarak antara ujung dan sampel sangat dekat, penghalang potensial menjadi sangat tipis, dan awan elektron tumpang tindih dengan satu sama lain. Dengan menerapkan tegangan antara ujung dan sampel, elektron dapat ditransfer dari ujung ke sampel atau dari sampel ke ujung melalui efek terowongan, membentuk arus terowongan. Dengan mencatat perubahan arus terowongan antara ujung jarum dan sampel, informasi morfologi permukaan sampel dapat diperoleh.
Dibandingkan dengan teknik analisis permukaan lainnya, SPM memiliki keunggulan unik:
(1) Ia memiliki resolusi tinggi tingkat atom. Resolusi STM pada arah sejajar dan tegak lurus permukaan sampel masing-masing dapat mencapai 0.1nm dan 0.01nm, yang dapat membedakan atom individu.
(2) Gambar 3D waktu nyata dari permukaan di ruang nyata dapat diperoleh, yang dapat digunakan untuk mempelajari struktur permukaan dengan atau tanpa periodisitas. Kinerja yang dapat diamati ini dapat digunakan untuk mempelajari proses dinamis seperti difusi permukaan.
(3) Struktur permukaan lokal dari satu lapisan atom dapat diamati, bukan sifat rata-rata dari masing-masing gambar atau seluruh permukaan. Oleh karena itu, cacat permukaan, rekonstruksi permukaan, morfologi dan posisi adsorben permukaan, serta rekonstruksi permukaan yang disebabkan oleh adsorben dapat diamati secara langsung.
(4) Dapat bekerja di lingkungan yang berbeda seperti vakum, atmosfer, dan suhu ruangan, bahkan merendam sampel dalam air dan larutan lain tanpa memerlukan teknik persiapan sampel khusus, dan proses pendeteksian tidak merusak sampel. Karakteristik ini sangat cocok untuk mempelajari sampel biologis dan mengevaluasi permukaan sampel dalam kondisi eksperimen yang berbeda, seperti memantau mekanisme katalitik multifase, mekanisme superkonduktor, dan perubahan permukaan elektroda selama reaksi elektrokimia.
(5) Dengan bekerja sama dengan Scanning Tunneling Spectrcopy (STS), informasi tentang struktur elektronik permukaan dapat diperoleh, seperti kepadatan keadaan pada berbagai tingkat permukaan, sumur elektron permukaan, perubahan penghalang potensial permukaan, dan struktur celah energi.
