Cos'è un Microscopio a Sonda di Scansione
Un microscopio a sonda di scansione (SPM) è lo strumento per condurre microscopia a sonda di scansione, una categoria di tecniche per immaginare e misurare superfici e texture su larga scala, usando varie tecniche di sondaggio per misurare la forma della superficie invece di osservarla direttamente con una lente. Un SPM può eseguire scansioni dal livello di singole molecole e gruppi di atomi fino a 100+ micrometri in direzione XY (lunghezza e larghezza) e 4+ in direzione Z (profondità).
Come Funziona
Un SPM funziona muovendo una punta finissima (circa 3-50 nanometri di curvatura) sulla superficie di un oggetto. La punta è attaccata a un braccio flessibile che le permette di seguire esattamente la superficie. Mentre è ancora sopra la scala misurata, quando la punta si muove vicino a una perturbazione della superficie, forze di interazione misurate a questa scala muovono il braccio e vengono rilevate e registrate da sensori.
Microscopia a Forza Atomica
La microscopia a forza atomica (AFM) è una forma di SPM che misura e registra la forza di interazione tra la punta della sonda e la superficie. A seconda del sistema e superficie, la sonda può essere trascinata o vibrare a velocità diverse. Lo spostamento del cantilever (trave che sostiene la punta e si muove su e giù) è misurato facendo brillare un laser sulla sua sommità ed esaminando quando il laser è spostato.
Microscopia a Effetto Tunnel
La microscopia a effetto tunnel (STM) misura la corrente elettrica che fluisce tra la superficie e la punta mentre si muove, mantenendo superficie e punta a distanza fissa. La corrente misurata è una corrente di tunnel quantistico tra una punta di silicio e la superficie.
Microscopia Ottica a Campo Prossimo
La microscopia ottica a campo prossimo (NSOM) misura una minuscola sorgente luminosa molto vicina alla superficie. Rilevando questa luce si forma un'immagine. Gli scienziati raccolgono dati dalla luce riflessa dalla superficie in trasmissione, riflessa dal rivelatore, e da modi fluorescenti (quando la superficie produce luce), sebbene la luce trasmessa porti più informazioni con segnale più alto.
Svantaggi
L'SPM ha svantaggi, tra cui: con una punta sufficientemente fine, non si può determinare la forma della punta, che ha effetto notevole sui dati. Inoltre, la velocità di scansione è incredibilmente lenta, anche se molti scienziati lavorano per migliorarla. Infine, non è utile per esaminare superfici tra materiali simili, come quando due solidi o due liquidi si toccano.