Keuntungan unik dari pemindaian mikroskop probe
Prinsip kerja mikroskop probe pemindaian didasarkan pada berbagai sifat fisik dalam rentang mikroskopis atau mesoskopik. Interaksi keduanya dideteksi dengan memindai garis atom ultra-halus di atas permukaan zat yang diteliti, guna memperoleh hasil interaksi keduanya. Untuk mempelajari sifat permukaan materi, perbedaan utama antara berbagai jenis SPM adalah sifat ujungnya dan cara interaksi ujung-sampelnya.
Prinsip kerjanya berasal dari prinsip penetrasi terowongan dalam mekanika kuantum. Intinya adalah ujung yang dapat memindai permukaan sampel dan memiliki tegangan bias tertentu antara itu dan sampel. Diameternya berada pada skala atom. Karena probabilitas penerowongan elektron mempunyai hubungan eksponensial negatif dengan lebar penghalang potensial V(r), ketika jarak antara ujung dan sampel sangat dekat, penghalang potensial menjadi sangat tipis dan awan elektron saling tumpang tindih. Ketika tegangan diterapkan, 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 dan sampel, informasi mengenai morfologi permukaan sampel dapat diperoleh.
Dibandingkan dengan teknologi analisis permukaan lainnya, SPM memiliki keunggulan unik:
(1) Ia memiliki resolusi tinggi tingkat atom. Resolusi STM dalam arah sejajar dan tegak lurus permukaan sampel masing-masing dapat mencapai 0.1nm dan 0.01nm, dan atom tunggal dapat diselesaikan.
(2) Gambar tiga dimensi permukaan dalam ruang nyata dapat diperoleh secara real time, 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 gambar individual atau sifat rata-rata seluruh permukaan. Oleh karena itu, cacat permukaan, rekonstruksi permukaan, bentuk dan posisi permukaan benda yang teradsorpsi, serta pengaruh yang ditimbulkan oleh benda yang teradsorpsi dapat diamati secara langsung. Rekonstruksi permukaan, dll.
(4) Dapat bekerja di lingkungan yang berbeda seperti ruang hampa, atmosfer, dan suhu normal, dan bahkan dapat merendam sampel dalam air dan larutan lainnya. Tidak diperlukan teknologi persiapan sampel khusus, dan proses pendeteksian tidak akan merusak sampel. Fitur-fitur ini sangat cocok untuk mempelajari sampel biologis dan mengevaluasi permukaan sampel dalam kondisi eksperimen yang berbeda, seperti pemantauan mekanisme katalitik heterogen, mekanisme superkonduktor, dan perubahan permukaan elektroda selama reaksi elektrokimia.
(5) Dalam hubungannya dengan Scanning Tunneling Spectrcopy (STS), informasi tentang struktur elektronik permukaan dapat diperoleh, seperti kepadatan keadaan pada berbagai tingkat di permukaan, perangkap elektron permukaan, perubahan penghalang potensial permukaan, dan struktur celah energi .
