Come funziona il microscopio a effetto tunnel (STM)

Introduzione: Scoprite come fa il microscopio ad effetto tunnel a vedere l’atomo

Cose da fare: La simulazione fa parte di una raccolta dedicata alla meccanica quantistica e le sue applicazioni. Cliccate su “english version“. Appare la cartella con la raccolta completa di simulazioni. Per raggiungere la simulazione cercata selezionate la linguetta 1.6 .

Fate partire la simulazione cliccando su “Start” . La punta del microscopio comincia a fare la scansione del campione. Il vostro compito e’ quello di controllare col mouse la distanza tra punta e campione in modo che la corrente, mostrata dal grafico e dalla freccia del quadrante a sinistra, sia sempre la stessa. Se avete fatto bene il vostro compito vedrete che la registrazione della misura riportata sulla striscia gialla riporta fedelmente l’andamento della superficie del campione sotto la punta.

Cosa succede:  Il microscopio a effetto tunnel (STM: scanning tunnelling microscope ) ci ha permesso negli ultimi 20 anni di vedere gli atomi uno a uno.

Questo microscopio consiste di una punta che puo’ essere fatta scorrere (percio’ scanning) sulla superficie del materiale del quale si vogliono “fotografare” gli atomi. E’ possibile posizionare la punta con grandissima precisione a una distanza fissa dalla superficie. Il microscopio funziona registrando la posizione della punta in ogni momento.

Nella simulazione avete eseguito una singola linea di scansione. Facendo piu’ scansioni possiamo avere una rappresentazione in rilievo della superficie dove le “montagne” sono i singoli atomi. Il posizionamento e’ fatto mantenendo costante la corrente che si stabilisce tra la punta e il campione: corrente dovuta all’effetto tunnel (percio’ tunnelling).

L’effetto tunnel e’ uno degli straordinari fenomeni previsti dalla meccanica quantistica che e’ stato  sfruttato per ottenere qualcosa di impensabile fine a pochi anni fa: fotografare i singoli atomi. Questo fenomeno viene talvolta descritto in maniera  paradossale come la possibilita’ per una persona di urtare un muro e riuscire talvolta a superarlo. Questa possibilita’ in effetti non esiste per gli oggetti della nostra grandezza ma e’ perfettamente possibile per gli oggetti alla scala atomica. In questo caso a saltare oltre il muro sono gli elettroni che danno luogo alla corrente tunnel.
La misura di questa corrente dipende dalla distanza tra punta e campione. Registrando la posizione della punta a corrente costante possiamo creare una mappa a livello atomico del campione.

Commenti:

Altri applet di fisica atomica e meccanica quantistica

Il materiale ha come indirizzo  http://www.quantum-physics.polytechnique.fr/ e proviene dalla raccolta Quantum Physics Online version 2.0

Titolo in inglese: Wave mechanics : Scanning tunneling microscope

Ricerca di pagine che hanno link a questo materiale .

Tweet

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *