مجهر مسح نفقي

مجهر مسح نفقي (بالإنجليزية: scanning tunneling microscope (STM)) تبلغ قوة التكبير في مجهر مسح نفقي حوالي مئة مليون مرة، يتصل به حاسوب يعمل على تحليل المعلومات الواردة إليه ليظهر صورة العينة بأبعادها الثلاثة.

ملف:Atomic resolution Au100.JPG

صورة مكبرة (سطح ذهب نقي 111)

فكرته

ملف:ScanningTunnelingMicroscope schematic.png

يتحسس سن مجهر المسح النفقي (أحمر) ذرات سطح العينة (أزرق) الواحدة تلو الأخرى .

اخترع المجهر الماسح النفقي من جيرد بينيج و هاينريخ روهرير بغرض تصوير الذرات المنفردة على سطح معدن . باستغلال ظاهرة النفق الكمومي.

وكان عام 1981 قفزة كبيرة حيث تمكن العالمان الألمانيان من تصوير ذرة بمفردها لمواد مختلفة . ويستخدم المجهر الماسح النفقي الحساسية الكبيرة للتخلل النفقي الكمومي مع للمسافة ، حيث يتزايد التخلل النفقي طبقا للدالة الأسية الطبيعية كلما صغرت المسافة . فعندما يقترب سن المجهر من السطح الموصل بجهد كهربي فمن الممكن قياس المسافة بين السن وسطح العينة عن طريق قياس تيار الإلكترونات بين السن والسطح .

وتوجد ظاهرة الكهرباء الانضغاطية وهي ة اهرة تخص بعض الأجسام والبلورات تتغير مقاييسها عند مرور تيار كهربائي فيها .

وباستخدام قضيب له خاصية الانضغاطية الكهربائية لتشكيل سن المجهر الماسح النفقي فأمكن ضبط المسافة بين السن والسطح بتغير طول القضيب تلقائيا بحيث يصبح تيار الإلكترونات النفقي بينهما ثابتا . وبذلك يمكن تسجيل تغير الجهد الكهربي الموصل بالقضيب الانضغاطي الكهربائي واستخدامه لتصوير السطح الموصل .

وصلت دقة المجاهر الماسحة النفقية الحديثة حالياً إلى 0.001 نانو متر ، أي نحو 1% من قطر الذرة .

أستخداماته

ملف:Selfassembly Organic Semiconductor Trixler LMU.jpg

صورة مكبرة للجرافيت (أشباة الموصلات العضوية)

• يستخدم مجهر مسح نفقي لرؤية مكونات الذرة .
• دراسة تركيب بعض الجزيئات مثل : جزي DNA.

مبدأ عملة

• يستخدم الكترونات العينة نفسها بدلا من مصدر خارجي.
• بعض هذة الإلكترونات الخاصة بالعينة تغادر سطحها وتشكل سحابة إلكترونية حول العينة.
• تستخدم هذة السحابة الألكترونية كمصدر أشعاعي إلكتروني.
• يقوم الحاسوب بتحليل المعلومات الواردة إليه.
• وفي نهاية الأمر تظهر صورة مكبرة بأبعاد ثلاثية على شاشة الحاسوب.

اقرأ أيضا

• مجهر إلكتروني
• مجهر إلكتروني ماسح
• مجهر
• مجهر بؤري
• نفق ميكانيكا الكم

للمطالعة

• Tersoff, J.: Hamann, D. R.: Theory of the scanning tunneling microscope, Physical Review B 31, 1985, p. 805 - 813.
• Bardeen, J.: Tunnelling from a many-particle point of view, Physical Review Letters 6 (2), 1961, p. 57-59.
• Chen, C. J.: Origin of Atomic Resolution on Metal Surfaces in Scanning Tunneling Microscopy, Physical Review Letters 65 (4), 1990, p. 448-451
• G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 50, 120 - 123 (1983)
• G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 49, 57 - 61 (1982)
• G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Appl. Phys. Lett., Vol. 40, Issue 2, pp. 178-180 (1982)
• R. V. Lapshin, Feature-oriented scanning methodology for probe microscopy and nanotechnology, Nanotechnology, volume 15, issue 9, pages 1135-1151, 2004
• D. Fujita and K. Sagisaka, Topical review: Active nanocharacterization of nanofunctional materials by scanning tunneling microscopy Sci. Technol. Adv. Mater. 9, 013003(9pp) (2008) (free download).
• Roland Wiesendanger (1994). Scanning probe microscopy and spectroscopy: methods and applications. Cambridge University Press. ISBN 0521428475. [١]. ‎
• Theory of STM and Related Scanning Probe Methods. Springer Series in Surface Sciences, Band 3. Springer, Berlin 1998

وصلات خارجية

• A microscope is filming a microscope (Mpeg, AVI movies)
• Zooming into the NanoWorld (Animation with measured STM images)
• NobelPrize.org website about STM, including an interactive STM simulator.
• SPM - Scanning Probe Microscopy Website
• STM Image Gallery at IBM Almaden Research Center
• STM Gallery at Vienna University of technology
• Build a simple STM with a cost of materials less than $100.00 excluding oscilloscope
• Nanotimes Simulation engine download page
• Structure and Dynamics of Organic Nanostructures discovered by STM
• Metal organic coordination networks of oligopyridines and Cu on graphite investigated by STM
• Surface Alloys discovered by STM
• Animated illustration of tunneling and STM
• 60 second movie clip with an introduction to Scanning Tunneling Microscopy(STM)

bg:Сканиращ тунелен микроскоп bs:Skenirajući tunelski mikroskop cs:Řádkovací tunelový mikroskop da:Scanning Tunnel Microscope de:Rastertunnelmikroskop Scanning tunneling microscope]] eo:Tunel-efika mikroskopo es:Microscopio de efecto túnel fa:میکروسکوپ تونلی روبشی fi:Tunnelointimikroskooppi fr:Microscope à effet tunnel he:מיקרוסקופ מינהור סורק hi:अवलोकन टनलिंग सूक्ष्मदर्शी यंत्र id:Mikroskop penerowongan payaran it:Microscopio a effetto tunnel ja:走査型トンネル顕微鏡 nl:Scanning tunneling microscopy no:Scanning tunneling mikroskop pl:Skaningowy mikroskop tunelowy pt:Microscópio de corrente de tunelamento ru:Сканирующий туннельный микроскоп simple:Scanning tunneling microscope sr:Скенирајући тунелски микроскоп sv:Sveptunnelmikroskop ta:வருடு ஊடுருவு நுண்ணோக்கி uk:Тунельний мікроскоп vi:Kính hiển vi quét chui hầm zh:扫描隧道显微镜