the scanning tunneling microscope (STM) is widely used in both industrial and fundamental research to obtain atomic-scale images of metal surfaces. Ele fornece um perfil tridimensional da superfície que é muito útil para caracterizar a rugosidade da superfície, observar defeitos da superfície, e determinar o tamanho e conformação de moléculas e agregados na superfície. Exemplos de pesquisas avançadas usando o STM são fornecidos por estudos atuais no grupo de física eletrônica em NIST e nos laboratórios IBM. Várias outras microscópias de varredura recentemente desenvolvidas também usam a tecnologia de varredura desenvolvida para o STM.

a nuvem de electrões associada aos átomos metálicos numa superfície estende-se a uma distância muito pequena acima da superfície. Quando uma ponta muito afiada-na prática, uma agulha que foi tratada de modo que um único átomo projeta-se a partir de sua extremidade-é levada suficientemente perto de tal superfície, há uma forte interação entre a nuvem de elétrons na superfície e a do átomo da ponta, e uma corrente elétrica de tunelamento flui quando uma pequena tensão é aplicada. A uma separação de alguns diâmetros atômicos, a corrente de tunelamento aumenta rapidamente à medida que a distância entre a ponta e a superfície diminui. Esta rápida mudança de corrente de tunelamento com distância resulta em resolução atômica se a ponta for escaneada sobre a superfície para produzir uma imagem.Russell D. Young, do National Bureau of Standards, foi a primeira pessoa a combinar a detecção desta corrente de tunelamento com um dispositivo de varredura, a fim de obter informações sobre a natureza das superfícies metálicas. O instrumento de que ele se desenvolveu entre 1965 e 1971, o Topografiner, alterou a separação entre a ponta e a superfície (z) de modo que, em tensão constante, a corrente de tunelamento (ou, em corrente constante, o túnel de tensão) manteve-se constante como a sugestão foi digitalizado sobre a superfície. As coordenadas x, y e z da ponta foram gravadas. (Para mais pormenores sobre a concepção e o funcionamento do Topografinador, ver as referências dadas na bibliografia. O mesmo princípio foi usado mais tarde no microscópio de tunelamento de varredura. A barreira restante para o desenvolvimento desse instrumento era a necessidade de um isolamento mais adequado das vibrações, a fim de permitir um posicionamento estável da ponta acima da superfície. Este problema difícil no design mecânico foi superado através do Trabalho de Gerd Binnig e Heinrich Rohrer, laboratório de pesquisa da IBM, Zurique, Suíça, que em 1986 compartilhou o Prêmio Nobel de Física por sua descoberta de resolução atômica na microscopia de tunelamento. Em seu anúncio do prêmio, a Royal Swedish Academy of Sciences reconheceu os estudos pioneiros de Russell Young.

bibliografia

R. D. Young, Rev. SIC. Instrum. 37, 275 (1966). R. D. Young, Physics Today 24, 42 (Nov. 1971). R. Young, J. Ward, and F. Scire, Phys. Rev. Lett. 27, 922 (1971). R. Young, J. Ward, and F. Scire, Rev. Sci. Instrum. 43, 999 (1972).