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扫描隧道显微镜的诞生

2019-12-24 | 来源:
自有人类文明以来,人们就一直为探索微观世界的奥秘而不懈的努力。1674年,荷兰人列文虎克发明了世界上第一台光学显微镜,并利用这台显微镜首次观察到了血红细胞,从而开始了人类使用仪器来研究微观世界的纪元。光学显微镜的出现,开阔了人们的观察视野,但是由于受到光波波长的限制,光学显微镜的观察范围只能局限在细胞的水平上,分辨率大约10-6米至10-7米的水平上。人类能否看的更小,更精确一些呢?为了达到这个目的,科学家进行了几个世纪不懈的努力。1931年德国科学家恩斯特.鲁斯卡

       自有人类文明以来,人们就一直为探索微观世界的奥秘而不懈的努力。1674年,荷兰人列文虎克发明了世界上第一台光学显微镜,并利用这台显微镜首次观察到了血红细胞,从而开始了人类使用仪器来研究微观世界的纪元。光学显微镜的出现,开阔了人们的观察视野,但是由于受到光波波长的限制,光学显微镜的观察范围只能局限在细胞的水平上,分辨率大约10-6米至10-7米的水平上。人类能否看的更小,更精确一些呢?为了达到这个目的,科学家进行了几个世纪不懈的努力。1931年德国科学家恩斯特.鲁斯卡利用电子透镜可以使电子束聚焦的原理和技术,成功地发明了电子显微镜?电子显微镜一出现即展现了它的优势,电子显微镜的放大倍数提高到上万倍,分辨率达到了10-8米。在电子显微镜下,比细胞小的多的病毒也露出了原形。人们的视觉本领得到了进一步的延伸。 现代科学的发展为新技术、新发明提供了坚实的理论依据,而科学的进一步发展又期待着新型仪器的发明和更新。在人类进入了原子时代的今天,科学技术的发展呼唤着更加精确、分辨率更高的仪器的发明和面世。人们期盼着在探索微观世界的历程中再迈出新的一步。

   扫描隧道显微镜的英文名称是 Scanning Tunneling Microscope, 简称为STM。STM具有惊人的分辨本领,水平分辨率小于0.1纳米,垂直分辨率小于0.001纳米。一般来讲,物体在固态下原子之间的距离在零点一到零点几个纳米之间。在扫描隧道显微镜下,导电物质表面结构的原子、分子状态清晰可见。图1_1显示的是硅表面重构的原子照片,照片上,硅原子在高温重构时组成了美丽的图案。

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