Onthuld: versnellingstechnologieën van microscopen
In de geschiedenis van de moderne instrumentontwikkeling heeft de microscopietechnologie zich snel ontwikkeld met de vooruitgang van de menselijke technologie, en wetenschappelijk onderzoek en materiaalontwikkeling zijn ook naar ongekende kleine werelden geduwd met de uitvinding van nieuwe microscopietechnologieën. Atoomkrachtmicroscopie kan worden toegepast in verschillende onderzoeksgebieden, waaronder polymere materialen, opto-elektronische materialen, nanomaterialen, biomaterialen, enz. Bovendien kunnen de sondes ook dienen als hulpmiddelen voor het manipuleren van oppervlakteatomen of moleculen, waardoor er een bredere ruimte ontstaat voor wetenschappelijk onderzoek en verbeelding.
Volgens rapporten heeft natuurkundige Keith Schwab van de Cornell University een meetmethode in de nano-elektronica gebruikt om een scanning tunneling microscoop te creëren die beelden van individuele atomen op een oppervlak kan vastleggen met een snelheid die minstens 100 keer sneller is dan bestaande microscopen. Een scannende tunnelmicroscoop kan het vermogen van kwantumtunneling of elektronentunneling door obstakels gebruiken om de afstand tussen een naalddetector en een geleidend oppervlak te meten.
Onderzoekers voegden een extra radiofrequentiebron toe en stuurden via een eenvoudig netwerk een golf naar een scanning-tunnelmicroscoop. Ze ontdekten dat ze de eigenschap van het reflecteren van de golf naar de bron konden gebruiken om de weerstand van de tunnelovergang te detecteren. Deze technologie wordt reflectometertechnologie genoemd, waarbij standaardkabels worden gebruikt als hoog-golfkanalen en niet langzamer gaat vanwege beperkingen in de kabelcapaciteit. En er werd een kleine spanning op het monster aangebracht, waardoor de detector naar een positie slechts enkele angstroms boven het oppervlak van het monster werd verplaatst.
Opgemerkt moet worden dat een ideale scanning tunneling microscoop gegevens kan verzamelen met een snelheid die net zo hoog is als de vasthoudsnelheid van elektronen die door de tunnel gaan, en bereikt een snelheid van één gigahertz of een bandbreedte van één miljard cycli per seconde. Een typische scanning-tunnelingmicroscoop wordt echter beperkt door de capaciteit van de leescircuitkabel of energieopslag, en de snelheid ervan is bijzonder langzaam, ongeveer 1 kHz of zelfs minder.
Het is de moeite waard te vermelden dat experts suggereren dat deze technologie ook het potentieel heeft om thermometers op atomair niveau te vervaardigen. Ze zijn ervan overtuigd dat er over tien jaar een groot aantal RF-scantunnelmicroscopen zal zijn die mensen kunnen gebruiken voor verschillende grote experimenten. De uitvinding van atoomkrachtmicroscopie heeft de wetenschappelijke gemeenschap ongekende analytische mogelijkheden gegeven, waardoor de detectie en manipulatie van atomen en moleculen op materiële oppervlakken niet langer slechts een droom is.
