yy.vip易游-俄科学家成功研制皮米级分辨率扫描隧道显微镜

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　　1981年，IBM公司苏黎世实验室的两位科学家——格尔德·宾宁（G．Binning）和海因里希·罗雷尔（H．Rohrer）发明了扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope，STM），为人们认识纳米世界提供了强有力的观测工具。时隔三十多年，俄罗斯科学院固体物理研究所半导体表面光谱学实验室的科学家提出了用于皮米级（1皮米=0.001纳米）分辨率扫描隧道显微镜的钨探针的制备方法，使人们从微观尺度对物质结构进行观测和研究成为可能。其研究成果发表在最新一期《科学报告》（Scientific Reports，Nature旗下期刊）上。

　　和三维扫描。它用一个头部为单个原子的极细探针靠近样品表面，当针尖和样品表面的距离小于１纳米时，针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠。此时在针尖和样品之间加上一个偏压，电子便会穿过针尖和样品之间的势垒而形成隧道电流。通过保持针尖与样品表面间距的恒定，并使针尖进行精确的三维移动，就可将样品表面形貌和表面电子态等有关表面信息记录下来。因其可直接观察物体表面原子结构而不会对表面造成任何损伤，扫描隧道显微镜被广泛应用于表面科学、材料科学、生命科学等领域。此外，在低温下（4K），扫描隧道显微镜可利用探针尖端精确操纵原子，完成对表面的刻蚀、修饰以及书写等，因此也是钠米加工的关键工具。

　　俄罗斯科学家在自行制造的扫描隧道显微镜样机上首次获得皮米级的分辨率，观察到了通过普通分辨率无法看到的原子内电子轨道图像。为验证相关试验结果的可再现性，俄罗斯科学家还利用它对石墨烯的结构和特性进行了分析。需特别指出的是，该成果的获得并不容易，相关研究可追溯到上世纪90年代初期。在那个社会动荡、变革的年代，科研工作无法得到财政支持，正是在这种恶劣的外部环境下，俄罗斯科学家怀着对科学探索的满腔热情，将相关研究延续下来并最终取得突破。

　　①根据量子力学原理，由于粒子存在波动性,当一个粒子进入到一个势垒中，而势垒的势能比粒子的动能大时，粒子有可能穿过势垒而到达势垒的另一侧（经典力学认为穿过的几率为零）。这一量子力学现象叫做势垒穿透或叫隧道效应。

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