Keuntungan Unik dari Scanning Probe Microscopy
Prinsip kerja mikroskop probe pemindaian didasarkan pada berbagai karakteristik fisik dalam rentang mikroskopis atau mesoskopik, dan mendeteksi interaksi antara keduanya saat memindai permukaan zat yang akan dipelajari oleh probe tipis atom, sehingga memperoleh To mempelajari sifat permukaan materi, perbedaan utama antara berbagai jenis SPM adalah sifat ujungnya dan cara yang sesuai di mana ujung berinteraksi dengan sampel.
Prinsip kerjanya berasal dari prinsip tunneling dalam mekanika kuantum. Intinya adalah ujung jarum yang dapat memindai permukaan sampel, memiliki tegangan bias tertentu dengan sampel, dan memiliki diameter skala atom. Karena probabilitas penerowongan elektron memiliki hubungan eksponensial negatif dengan lebar penghalang potensial V(r), ketika jarak antara ujung dan sampel sangat dekat, penghalang potensial di antara keduanya menjadi sangat tipis, dan awan elektron tumpang tindih satu sama lain. Ketika tegangan diterapkan, elektron dapat ditransfer dari ujung ke sampel atau dari sampel ke ujung melalui efek terowongan, membentuk arus terowongan. Dengan merekam perubahan arus terowongan antara ujung jarum dan sampel, informasi topografi permukaan sampel dapat diperoleh.
Dibandingkan dengan teknik analisis permukaan lainnya, SPM memiliki keunggulan unik:
(1) Ini memiliki resolusi tinggi tingkat atom. Resolusi STM dalam arah sejajar dan tegak lurus terhadap permukaan sampel masing-masing dapat mencapai 0.1nm dan 0.01nm, dan atom tunggal dapat diselesaikan.
(2) Gambar permukaan tiga dimensi dalam ruang nyata dapat diperoleh secara real time, yang dapat digunakan untuk mempelajari struktur permukaan periodik atau non-periodik. Kinerja yang dapat diamati ini dapat digunakan untuk mempelajari proses dinamis seperti difusi permukaan.
(3) Adalah mungkin untuk mengamati struktur permukaan lokal dari satu lapisan atom, daripada gambar individu atau sifat rata-rata dari seluruh permukaan, sehingga cacat permukaan, rekonstruksi permukaan, morfologi dan posisi adsorben permukaan, dan perubahan yang disebabkan oleh adsorben dapat diamati secara langsung. Rekonstruksi permukaan, dll.
(4) Ini dapat bekerja di lingkungan yang berbeda seperti vakum, atmosfer, dan suhu normal, dan bahkan merendam sampel dalam air dan larutan lain, tanpa teknologi persiapan sampel khusus, dan proses deteksi tidak akan merusak sampel. Fitur-fitur ini sangat cocok untuk studi sampel biologis dan evaluasi permukaan sampel dalam kondisi eksperimental yang berbeda, seperti pemantauan mekanisme katalitik heterogen, mekanisme superkonduktor, dan perubahan permukaan elektroda selama reaksi elektrokimia.
(5) Bekerja sama dengan STS (Scanning Tunneling Spectroscopy), informasi tentang struktur elektronik permukaan dapat diperoleh, seperti kerapatan keadaan pada berbagai tingkat permukaan, sumur elektron permukaan, perubahan hambatan potensial permukaan, dan struktur celah energi.
