Ιστορικό του μικροσκοπίου σάρωσης σήραγγας

Το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας ή το STM χρησιμοποιείται ευρέως τόσο στη βιομηχανική όσο και στη θεμελιώδη έρευνα για τη λήψη εικόνων ατομικής κλίμακας μεταλλικών επιφανειών. Παρέχει ένα τρισδιάστατο προφίλ της επιφάνειας και παρέχει χρήσιμες πληροφορίες για το χαρακτηρισμό τραχύτητα επιφάνειας, παρατηρώντας επιφανειακά ελαττώματα και προσδιορίζοντας το μέγεθος και τη διαμόρφωση των μορίων και αδρανή.

Ο Gerd Binnig και ο Heinrich Rohrer είναι οι εφευρέτες της σήραγγας σάρωσης μικροσκόπιο (STM). Εφευρέθηκε το 1981, η συσκευή παρείχε τις πρώτες εικόνες μεμονωμένων ατόμων στις επιφάνειες των υλικών.

Ο Binnig, μαζί με τον συνάδελφο Rohrer, απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ στη φυσική το 1986 για το έργο του στη σάρωση μικροσκοπίας σήραγγας. Γεννημένος στη Φρανκφούρτη της Γερμανίας το 1947, ο Δρ Binnig παρακολούθησε το J.W. Το Πανεπιστήμιο Goethe στη Φρανκφούρτη και έλαβε πτυχίο το 1973 καθώς και διδακτορικό πέντε χρόνια αργότερα το 1978.

Έγινε μέλος μιας ερευνητικής ομάδας φυσικής στο IBM's Zurich Research Laboratory την ίδια χρονιά. Ο Δρ Binnig τοποθετήθηκε στο Κέντρο Ερευνών Almaden της IBM στο Σαν Χοσέ της Καλιφόρνια από το 1985 έως το 1986 και ήταν επισκέπτης καθηγητής στο κοντινό Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ από το 1987 έως το 1988. Διορίστηκε Μέλος της IBM το 1987 και παραμένει μέλος ερευνητικού προσωπικού στο Ερευνητικό Εργαστήριο της Ζυρίχης της IBM.

Γεννημένος στο Buchs, Ελβετία το 1933, ο Δρ Rohrer εκπαιδεύτηκε στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας στη Ζυρίχη, όπου έλαβε το πτυχίο του το 1955 και το διδακτορικό του το 1960. Αφού έκανε μεταδιδακτορική εργασία στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο και στο Πανεπιστήμιο Rutgers στις ΗΠΑ, ο Δρ Rohrer προσχώρησε Το νεοσυσταθέν ερευνητικό εργαστήριο της Ζυρίχης της IBM για μελέτη - μεταξύ άλλων - υλικά Kondo και αντιφορομαγνήτες. Στη συνέχεια έστρεψε την προσοχή του στη σάρωση μικροσκοπίας σήραγγας. Ο Δρ Rohrer διορίστηκε Μέλος της IBM το 1986 και ήταν διευθυντής του Τμήματος Φυσικών Επιστημών στο Ερευνητικό Εργαστήριο της Ζυρίχης από το 1986 έως το 1988. Αποσύρθηκε από την IBM τον Ιούλιο του 1997 και απεβίωσε στις 16 Μαΐου 2013.

Οι Binnig και Rohrer αναγνωρίστηκαν για την ανάπτυξη της ισχυρής τεχνικής μικροσκοπίας που σχηματίζει μια εικόνα μεμονωμένων ατόμων σε μια μεταλλική ή ημιαγωγική επιφάνεια σαρώνοντας το άκρο μιας βελόνας πάνω από την επιφάνεια σε ύψος λίγων μόνο ατομικών διάμετροι. Μοιράστηκαν το βραβείο με τον Γερμανό επιστήμονα Ernst Ruska, τον σχεδιαστή του πρώτο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Αρκετές μικροσκοπίες σάρωσης χρησιμοποιούν την τεχνολογία σάρωσης που αναπτύχθηκε για το STM.

Ένα παρόμοιο μικροσκόπιο που ονομάζεται Topografiner εφευρέθηκε από τον Russell Young και τους συναδέλφους του μεταξύ 1965 και 1971 στο Εθνικό Γραφείο Προτύπων, γνωστό σήμερα ως Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογία. Αυτό το μικροσκόπιο λειτουργεί βάσει της αρχής ότι οι αριστεροί και δεξί πιεζοί οδηγοί σαρώνουν την άκρη πάνω και λίγο πάνω από την επιφάνεια του δείγματος. Το κεντρικό piezo ελέγχεται από ένα σερβο σύστημα για τη διατήρηση μιας σταθερής τάσης, η οποία οδηγεί σε συνεπή κατακόρυφο διαχωρισμό μεταξύ του άκρου και της επιφάνειας. Ένας πολλαπλασιαστής ηλεκτρονίων ανιχνεύει το μικροσκοπικό κλάσμα του ρεύματος σήραγγας που διασκορπίζεται από την επιφάνεια του δείγματος.