Lè istwa a te devlope nan ane 1980 yo, yon nouvo enstriman analiz sifas ki baze sou fizik ak entegre yon varyete de teknoloji modèn - mikwoskòp sond eskanè (STM) - te fèt. STM pa sèlman gen yon rezolisyon espasyal trè wo (jiska 0.1nm nan direksyon lateral ak pi bon pase 0.01nm nan direksyon longitudinal), li ka dirèkteman obsève estrikti atomik sifas materyèl la, epi li kapab tou. manipile atòm ak molekil, konsa transfòme moun Se volonte Subjektif enpoze sou lanati. Li ka di ke mikwoskòp pwofonde optik la se yon ekstansyon nan je imen ak men ak kristalizasyon nan bon konprann imen.
Prensip k ap travay nan mikwoskòp pwofonde optik la baze sou divès kalite pwopriyete fizik nan seri mikwoskopik oswa mesoskopik. Se entèraksyon ki genyen ant de la detekte pa eskanè yon pwofonde ultra-amann nan liy atomik anlè sifas la nan sibstans la ke yo te etidye, yo nan lòd yo jwenn rezilta yo nan entèraksyon ki genyen ant de la. Pou etidye pwopriyete sifas matyè yo, diferans prensipal ki genyen ant diferan kalite SPM se pwopriyete pwent yo ak fason korespondan yo nan entèraksyon pwent-echantiyon.
Prensip k ap travay la soti nan prensip pénétration tinèl nan mekanik pwopòsyon. Nwayo li se yon pwent ki ka eskane sou sifas echantiyon an epi li gen yon sèten vòltaj patipri ant li ak echantiyon an. Dyamèt li se sou echèl atomik la. Depi pwobabilite pou tinèl elèktron gen yon relasyon negatif eksponansyèl ak lajè potansyèl baryè V(r), lè distans ki genyen ant pwent la ak echantiyon an trè pre, baryè potansyèl la vin trè mens ak nwaj elèktron yo sipèpoze youn ak lòt. Lè yo aplike yon vòltaj, elektwon yo ka transfere soti nan pwent nan echantiyon an oswa soti nan echantiyon an nan pwent la atravè efè a tinèl, fòme yon aktyèl tinèl. Lè w anrejistre chanjman nan aktyèl tinèl ant pwent la ak echantiyon an, yo ka jwenn enfòmasyon sou mòfoloji sifas echantiyon an.
Konpare ak lòt teknoloji analiz sifas, SPM gen avantaj inik:
(1) Avèk rezolisyon wo nivo atomik. Rezolisyon STM nan direksyon paralèl ak pèpandikilè ak sifas echantiyon an ka rive nan 0.1nm ak 0.01nm respektivman, epi yo ka rezoud yon sèl atòm.
(2) Yo ka jwenn imaj ki genyen twa dimansyon nan sifas la nan espas reyèl la an tan reyèl, ki ka itilize pou etidye estrikti sifas avèk oswa san peryodikite. Pèfòmans obsèvab sa a ka itilize pou etidye pwosesis dinamik tankou difizyon sifas yo.
(3) Ou ka obsève estrikti sifas lokal yon sèl kouch atomik, olye ke imaj endividyèl la oswa pwopriyete mwayèn tout sifas la. Se poutèt sa, domaj sifas, rekonstriksyon sifas, fòm ak pozisyon nan sifas adsorbed kò, ak efè yo ki te koze pa adsorbed kò yo ka dirèkteman obsève. Rekonstriksyon sifas, elatriye.
(4) Li ka travay nan diferan anviwònman tankou vakyòm, atmosfè, ak tanperati nòmal, e li ka menm plonje echantiyon yo nan dlo ak lòt solisyon. Pa gen okenn teknoloji espesyal preparasyon echantiyon obligatwa, ak pwosesis deteksyon an pa pral domaje echantiyon yo. Karakteristik sa yo patikilyèman apwopriye pou etidye echantiyon byolojik ak evalye sifas echantiyon yo anba diferan kondisyon eksperimantal, tankou siveyans nan mekanis katalitik eterojèn, mekanis supèrkonduktif, ak chanjman sifas elektwòd pandan reyaksyon elektwochimik.
(5) An konjonksyon avèk Scanning Tunneling Spectroscopy (STS), yo ka jwenn enfòmasyon sou estrikti elektwonik sifas la, tankou dansite eta nan diferan nivo sou sifas la, pyèj elèktron sifas, chanjman nan baryè potansyèl sifas yo, ak estrikti espas enèji. .
