问题：扫描隧道显微技术
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时间：2005-01-22 17:55:55 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

扫描隧道显微技术

扫描隧道显微技术（简称STM）是将原子尺度的极细针尖和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近时（通常小于1nm，即10-9m），在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的绝缘层流向另一电极。由于隧道电流的强度对针尖与样品间的距离非常敏感，所以可以进行极高灵敏度的检测。STM使人们能够直接观察到原子在物质表面的排列状态，使在纳米尺度上研究物质表面的原子和分子结构及与电子行为有关的物理和化学性质成为可能，从而实现了人们梦寐以求的愿望。
　　STM的突出优点是：1.具有原子级的空间分辨率。平行于表面的分辨率可达0.1nm，垂直于表面方向上的分辨率达0.01nm。2.可以实时地得到实空间中表面的三维图象，可用于观察具有周期性和无序的表面结构，非常有利于研究表面化学反应和扩散等动态过程。3.可在大气、真空、常温、低温等不同条件下工作，样品也可浸泡在水、电解液、液氮或液氦中。4.检测过程对样品没有损伤，特别适合于对生物样品的表面的观察。5.可同时获得样品的表面形貌及表面的电子结构。
　　由于STM可在表面达到原子级的精确定位，其探针可对表面非常局域的区域产生影响，从而可在纳米尺度上对表面进行改性及加工。这种改性及加工包括对原子、分子的操纵和对表面的刻蚀。利用STM已成功地实现了对原子的操纵，化学所纳米青年科技实验室的科技人员用自制的STM于石墨表面刻蚀写出线宽为10nm的中国地图及奥运五环图案（见图1、2），为制作高密度存储信息元件和纳米尺度的电子元件提供了经验。
　　基于STM的基本原理，随后又发展起来一系列派生技术-扫描探针显微镜（SPM）。SPM主要包括：原子力显微镜（AFM）、磁力显微镜（MFM）、弹道电子发射显微镜（BEEM）、扫描近场光学显微镜（SNOM）等。这些新型显微技术都是利用探针与材料表面之间的电子、作用力、光和热等不同相互作用来探测或改变材料在纳米尺度上的物理
和化学性质。由于这些显微技术具有其它仪器无法比拟的特点，目前已成为纳米科技研究和应用的重要手段。……
　　因为在纳米尺度上物质表现出新颖的现象、奇特的效应和特异的性质，纳米科技对于基础科学（纳米化学、量子力学、介观物理、混沌物理）研究来说具有诱人的前景。纳米科学在纳米电子学、纳米机械学、纳米材料学、纳米生物学及纳米化学等研究领域更深层次的发展，必将对人类产生深远影响。纳米科技的另一个重要方面是微型化，如制作体积更小、价格更便宜、速度更快的微电子元件，设计微型传感器、微型工具及微型仪器等。纳米科技一旦成熟，将从根本上改变人类现有的生产方式。纳米水平的直接生产，不仅可以节省能源与原材料，解决环境问题，而且可能取代现有许多大规模工业模式。由于基础与应用结合紧密，使得未来纳米科技工业的建立与传播依赖于基础研究。如在这方面抢先取得突破，并使其实现工业化，将产生巨大的经济效益，对提高我国的综合国力具有极其重要的作用。

回复人：qiangpeng,★★★★★ (化学百科) 时间：2005-01-23 16:00:58 编辑	1楼
ding

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