Skannaava tunnelimikroskooppiväline

Skannaava tunnelimikroskooppi (STM), mikroskoopin tyyppi, jonka toimintaperiaate perustuu tunnelointiin kutsuttuun kvanttimekaaniseen ilmiöön, jossa elektronien aaltomaiset ominaisuudet sallivat niiden "tunneloida" kiinteän aineen pinnan ulkopuolelle avaruusalueille, jotka heille ovat kiellettyjä sääntöjen nojalla klassisen fysiikan. Sellaisten tunnelointielektronien löytämisen todennäköisyys pienenee eksponentiaalisesti, kun etäisyys pinnasta kasvaa. STM käyttää tätä äärimmäistä herkkyyttä etäisyydelle. Volframineulan terävä kärki on sijoitettu muutaman angströmin päässä näytteen pinnasta. Koetimen kärjen ja pinnan väliin kohdistetaan pieni jännite, joka aiheuttaa elektronien tunnelin raon poikki. Kun anturi skannataan pinnan yli, se rekisteröi tunnelointivirran vaihtelut ja nämä tiedot voidaan käsitellä pinnan topografisen kuvan aikaansaamiseksi.

STM ilmestyi vuonna 1981, kun sveitsiläiset fyysikot Gerd Binnig ja Heinrich Rohrer aikoivat rakentaa työkalun pintojen paikallisen johtavuuden tutkimiseksi. Binnig ja Rohrer valitsivat kullan pinnan ensimmäiseen kuvaansa. Kun kuva näytettiin televisionäytön näytöllä, he näkivät tarkalleen etäisyydellä olevien atomien rivit ja havaitsivat leveät terassit erotettuna yhden atomin korkeudella. Binnig ja Rohrer olivat löytäneet STM: ssä yksinkertaisen tavan luoda suora kuva pintojen atomien rakenteesta. Heidän löytönsä avasi pinnan tieteen uuden aikakauden, ja heidän vaikuttava saavutuksensa tunnustettiin myöntämällä Nobelin fysiikan palkinto vuonna 1986.