skenovacího tunelového mikroskopu (STM) je široce používán v průmyslových a základního výzkumu k získání atomové měřítku obrázky z kovových povrchů. Poskytuje trojrozměrný profil povrchu, který je velmi užitečné pro charakterizaci drsnosti povrchu, pozorování povrchových vad a určování velikosti a konformaci molekul a agregátů na povrchu. Příklady pokročilého výzkumu pomocí STM jsou poskytovány současnými studiemi ve skupině elektronové fyziky v NIST a v laboratořích IBM. Několik dalších nedávno vyvinutých skenovacích mikroskopií také používá skenovací technologii vyvinutou pro STM.
elektronový oblak spojený s atomy kovů na povrchu se rozprostírá ve velmi malé vzdálenosti nad povrchem. Při velmi ostré tip-v praxi, jehlu, která byla ošetřena tak, že jeden atom projekty od jeho konce-je podána dostatečně blízko, aby se takový povrch, tam je silná interakce mezi elektronového oblaku na povrchu a tip atom, a elektrický tunelování proud teče, když malý je přivedeno napětí. Při oddělení několika atomových průměrů se tunelový proud rychle zvyšuje, jak se vzdálenost mezi špičkou a povrchem zmenšuje. Tato rychlá změna tunelového proudu se vzdáleností má za následek atomové rozlišení, pokud je špička skenována po povrchu, aby se vytvořil obraz.
Russell, D. Mladá, Národního Úřadu pro Standardy, byl první, kdo kombinovat detekce tohoto tunelového proudu s skenování zařízení s cílem získat informace o povaze kovových povrchů. Nástroj, který byl vyvinut v letech 1965 a 1971, Topografiner, změněné vzdálenost mezi hrotem a povrchem (z) tak, že při konstantním napětí, tunelování proudu (nebo při konstantním proudu, tunelování napětí) zůstal konstantní jako tip byl snímán na povrchu. Byly zaznamenány souřadnice X, y a z špičky. (Podrobnosti o návrhu a provozu Topografineru viz odkazy uvedené v bibliografii.) Stejný princip byl později použit v rastrovacím tunelovém mikroskopu. Zbývající překážkou pro vývoj tohoto nástroje byla potřeba adekvátnější izolace vibrací, aby se umožnilo stabilní umístění špičky nad povrchem. Tento obtížný problém v mechanické konstrukce byla překonána díky práci Gerd Binnig a Heinrich Rohrer, IBM Research Laboratory, Zurich, Švýcarsko, který se v roce 1986 podílel na Nobelovu Cenu za Fyziku za objev atomové rozlišení při skenování tunelovací mikroskopie. Královská švédská akademie věd ve svém vyhlášení ceny uznala průkopnické studie Russella Younga.
bibliografie
R. D. Young, Rev. Sci. Instrum. 37, 275 (1966). R. D. Young, Fyzika Dnes 24, 42 (Listopad. 1971). R.Young, J. Ward a F. Scire, Phys. Reverende Lette. 27, 922 (1971). R. Young, J. Ward, and F. Scire, Rev. Sci. Instrum. 43, 999 (1972).