Entmystifiziert: Mikroskopie-Beschleunigungstechnologie
In der Geschichte der modernen Instrumentenentwicklung hat sich die mikroskopische Technologie zusammen mit dem Fortschritt der menschlichen Wissenschaft und Technologie rasch weiterentwickelt. Mit der Erfindung neuer mikroskopischer Technologien wurden auch die wissenschaftliche Forschung und die Materialentwicklung in eine noch nie dagewesene kleine Welt verlagert. Die Rasterkraftmikroskopie kann auf Forschungsfelder angewendet werden, darunter Polymermaterialien, optoelektronische Materialien, Nanomaterialien, biologische Materialien usw. Darüber hinaus können ihre Sonden auch als Werkzeuge zur Manipulation von Oberflächenatomen oder -molekülen verwendet werden, was eine breitere wissenschaftliche Forschung und Vorstellungskraft ermöglicht.
Berichten zufolge hat Keith Swaber, ein Physiker an der Cornell University, mithilfe einer Messmethode der Nanoelektronik ein Rastertunnelmikroskop entwickelt, das Bilder einzelner Atome auf der Oberfläche aufnehmen kann, was zumindest schneller ist als bestehende Mikroskope. 100-mal schneller. Ein Rastertunnelmikroskop kann die Fähigkeit des Quantentunnelns oder Elektronentunnelns durch Hindernisse nutzen, um den Abstand zwischen einem nadelförmigen Detektor und einer leitenden Oberfläche zu messen.
Indem sie eine zusätzliche Hochfrequenzwellenquelle hinzufügten und eine Welle durch ein einfaches Netzwerk in das Rastertunnelmikroskop schickten, stellten die Forscher fest, dass sie die Eigenschaft der Welle, in Richtung der Wellenquelle zu reflektieren, nutzen konnten, um den Widerstand des Tunnelübergangs zu ermitteln. Die als Reflektometertechnologie bezeichnete Technologie nutzt ein Standardkabel als Kanal für Hochfrequenzwellen, und die Geschwindigkeit wird nicht durch die Kapazitätsgrenze des Kabels verlangsamt. An die Probe wird eine winzige Spannung angelegt, die den Detektor nur wenige Angström über der Probenoberfläche bewegt.
Es ist zu beachten, dass ein ideales Rastertunnelmikroskop Daten so schnell sammeln könnte, wie Elektronen durch den Tunnel gehalten werden können, mit einer Rate von einem Gigahertz oder einer Bandbreite von einer Milliarde Zyklen pro Sekunde. Ein typisches Rastertunnelmikroskop ist jedoch durch die Kabelkapazität oder den Energiespeicher der Ausleseschaltung begrenzt, wodurch es extrem langsam ist und in der Größenordnung von 1 Kilohertz oder sogar weniger liegt.
Erwähnenswert ist, dass Experten vermuten, dass diese Technologie auch die Aussicht auf eine Anwendung bei der Herstellung von Thermometern im atomaren Maßstab hat. Es wird fest davon ausgegangen, dass es nach 10 Jahren eine große Anzahl von Radiofrequenz-Rastertunnelmikroskopen geben wird, mit denen die Menschen verschiedene großartige Experimente durchführen können. Die Erfindung des Rasterkraftmikroskops hat der wissenschaftlichen Gemeinschaft beispiellose analytische Fähigkeiten verliehen, sodass es nicht länger nur ein Traum ist, Atome und Moleküle auf der Oberfläche von Materialien zu erkennen und zu manipulieren.
