Technologie zur Beschleunigung der Mikroskopie
Die mikroskopische Technologie hat sich im Zuge der Entwicklung moderner Instrumente rasch weiterentwickelt und hält mit dem Fortschritt des menschlichen Wissens und der Technologie Schritt. Auch die wissenschaftliche Forschung und Materialentwicklung wurde mit der Entwicklung neuer mikroskopischer Technologien in eine noch nie dagewesene kleine Welt gedrängt. Zahlreiche Untersuchungsgebiete wie Polymermaterialien, optoelektronische Materialien, Nanomaterialien, biologische Materialien usw. können vom Einsatz der Rasterkraftmikroskopie profitieren. Darüber hinaus können seine Sonden zur Manipulation von Oberflächenatomen oder -molekülen eingesetzt werden, was neue Möglichkeiten für wissenschaftliche Untersuchungen eröffnet.
Ein Rastertunnelmikroskop, das Bilder einzelner Atome auf der Oberfläche aufnehmen kann und mindestens dreimal schneller als aktuelle Mikroskope ist, wurde Berichten zufolge vom Physiker Keith Swaber von der Cornell University mithilfe einer Messtechnik aus der Nanoelektronik entwickelt. hundertmal schneller. Quantentunneln oder Elektronentunneln kann von einem Rastertunnelmikroskop verwendet werden, um den Abstand zwischen einem nadelförmigen Detektor und einer leitfähigen Oberfläche zu bestimmen.
Die Forscher entdeckten, dass sie die Fähigkeit der Welle, zur Wellenquelle zu reflektieren, nutzen konnten, indem sie eine zusätzliche Hochfrequenzwellenquelle hinzufügten und eine Welle durch ein einfaches Netzwerk in das Rastertunnelmikroskop einspeisten, um den Widerstand des Tunnelübergangs zu messen. Die Reflektometertechnologie verwendet ein normales Kabel als Route für Hochfrequenzwellen, und die Geschwindigkeit wird durch die Kapazitätsgrenze des Kabels nicht beeinflusst. Der Detektor wird dann durch eine kleine Spannung, die an die Probe angelegt wird, einige Angström über die Probenoberfläche angehoben.
Es sollte betont werden, dass ein perfektes Rastertunnelmikroskop in der Lage wäre, Daten mit einer Rate von einem Gigahertz oder einer Milliarde Zyklen pro Sekunde zu sammeln, so schnell wie Elektronen durch den Tunnel bewegt werden können. Die Geschwindigkeit eines typischen Rastertunnelmikroskops, die in der Größenordnung von 1 Kilohertz oder noch niedriger liegt, wird jedoch durch die Kabelkapazität oder den Energiespeicher der Ausleseschaltung begrenzt.
Es sollte betont werden, dass ein perfektes Rastertunnelmikroskop eine Bandbreite von einer Milliarde Zyklen pro Sekunde und eine Rate von einem Gigahertz hätte, also der Geschwindigkeit, mit der Elektronen durch den Tunnel bewegt werden können. Allerdings begrenzt die Kabelkapazität oder der Energiespeicher der Ausleseschaltung die Geschwindigkeit eines Standard-Rastertunnelmikroskops, was es außerordentlich langsam macht – in der Größenordnung von 1 Kilohertz oder sogar weniger.
