走査型トンネル顕微鏡装置

走査型トンネル顕微鏡（STM）、動作原理がトンネリングとして知られている量子力学的現象に基づいている顕微鏡のタイプ。電子の波状の特性により、電子は固体の表面を超えて規則の下で禁止されている空間の領域に「トンネル」する古典物理学の。そのようなトンネル電子を見つける確率は、表面からの距離が増加するにつれて指数関数的に減少します。STMは、距離に対するこの極端な感度を利用しています。タングステン針の鋭い先端は、サンプル表面から数オングストロームに配置されています。プローブチップと表面の間に小さな電圧が印加され、ギャップを横切って電子がトンネルします。プローブが表面全体をスキャンすると、トンネル電流の変動が記録され、この情報を処理して表面のトポグラフィックイメージを提供できます。

STMは、スイスの物理学者であるGerd BinnigとHeinrich Rohrerが表面の局所的な導電率を研究するためのツールの構築に着手した1981年に登場しました。BinnigとRohrerは、最初の画像に金の表面を選びました。画像がテレビモニターの画面に表示されたとき、彼らは正確に間隔をあけられた原子の列を見て、高さ1原子のステップで分離された広いテラスを観察しました。BinnigとRohrerは、STMで表面の原子構造の直接画像を作成する簡単な方法を発見しました。彼らの発見は表面科学の新しい時代を開き、その印象的な業績は1986年のノーベル物理学賞の受賞により認められました。