Un article pour vous faire comprendre l'histoire du développement du microscope à sonde à balayage

L'histoire du microscope à sonde de balayage (SPM) est un progrès scientifique remarquable, qui jette les bases de la nanoscience et de la nanotechnologie.L'émergence et la préservation du SPM ont non seulement permis aux scientifiques d'observer et de manipuler des matériaux avec une précision atomique et moléculaireLes étapes clés du développement du SPM sont les suivantes:

1981: Les physiciens allemands Gerd Binnig et Heinrich Rohrer inventent le microscope à balayage par tunnel (STM) au laboratoire de recherche IBM de Zurich.L'invention du STM marque le début de la microscopie à sonde à balayage.^{Les produits de base}

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Le premier microscope à scanner au monde^{Les produits de base}

1986: Binning et Lorrell reçoivent le prix Nobel de physique pour leur invention du STM.ouvrant une nouvelle compréhension de la structure de la matière.

1989: Des scientifiques d'IBM démontrent une technique capable de manipuler des atomes individuels.,C'est la première fois que des atomes sont positionnés avec précision sur un plan.^{Les produits de base}

Écrivez "IBM" avec 35 atomes de xénon.

1986: Binning, Calvin Quate et Christoph Gerber inventent le microscope à force atomique (AFM).[4]AFM utilise la force de van der Waals entre la sonde et la surface de l'échantillon pour l'imagerie, et peut être utilisé dans le vide, l'air et les environnements liquides, il a donc un large éventail d'applications dans la science des matériaux et la recherche biologique.

Le premier microscope à force atomique

Diagramme schématique du microscope à force atomique

1.Microscope à force magnétique (MFM): Le microscope à force magnétique (MFM) a été inventé à la fin des années 1980 et au début des années 1990.la sonde de mesure interagit avec la surface de l'échantillon pour obtenir une imagerie du domaine magnétique à haute résolution à l'échelle nanométriqueCette innovation permet aux chercheurs de mieux comprendre les propriétés magnétiques du matériau.

Étude sur les défauts de microstructure par microscopie de force magnétique à basse température

2.Microscope à force électrostatique (EFM): Le microscope à force électrostatique (EFM) a été inventé par Stephen Culps (Stephen Kalb) et Horst F. Falmer (Horst F. Hamann) à la fin des années 1980 et au début des années 1990.Il mesure les changements de force électrostatique à travers des sondes chargées et réalise des images électriques à haute résolution à l'échelle nanométriqueL'EFM est largement utilisée dans l'étude des matériaux semi-conducteurs, des dispositifs de stockage de charge et de la nanoélectronique.

Microscopie optique à balayage de champ proche (NSOM ou SNOM): Le microscope optique à champ proche (NSOM) a été inventé par Eric Betzig et John Trautman à la fin des années 1980 et au début des années 1990.Le NSOM utilise une sonde à fibre optique avec une ouverture sous-longueur d'onde pour capturer des images optiques haute résolution en confinant la lumière dans une très petite zone et en scannant la surface de l'échantillonIl est largement utilisé dans la science des matériaux, la biologie, la chimie et la recherche sur les semi-conducteurs.

Principes généraux de la NSOM

1.Haute résolution et sensibilité élevée: avec le développement de la technologie de sonde, du système de contrôle et de la technologie de traitement des données, la résolution et la sensibilité du SPM sont continuellement améliorées.

2.Sondage multifonctionnel: Des sondes ayant des propriétés chimiques, mécaniques, magnétiques ou mécaniques spécifiques sont développées, permettant une caractérisation et une manipulation plus diverses des SPM.

3.Imagerie multi-mode: en combinaison avec plusieurs modalités d'imagerie, plusieurs informations sur les propriétés de l'échantillon peuvent être obtenues simultanément.

Microscopie à sonde de balayage combinée à plusieurs modes

4.Imagerie au niveau des plaquettes: Avec l'augmentation spectaculaire de l'échelle des circuits intégrés, il est nécessaire d'imager de grands échantillons.

Puces usinées sur gaufre

5.Application en biologie: le SPM est de plus en plus largement utilisé dans l'étude des molécules et cellules biologiques, qui peuvent observer directement la structure et le processus dynamique des macromolécules biologiques.

La technologie de la microscopie à sonde à balayage évolue toujours et de nouvelles techniques et applications émergent.Les microscopes à force atomique multifonctionnels et les microscopes à force atomique à l'échelle des plaquettes développés par Zhiguo Precision Instruments permettent la caractérisation d'échantillons de grande taille, etFonctions intégrées d'analyse magnétique, piézoélectrique, de balayage Kelvin et de phase liquide, a étéNiveau sonore extrêmement bas, et aAnalyse du traitement intelligent des données basée sur l'apprentissage en profondeurL'avenir continuera à se concentrer sur une résolution plus élevée,une vitesse d'imagerie plus rapide et des équipements de recherche SPM multifonctionnels plus puissants pour répondre aux besoins de la recherche scientifique et des applications industrielles.

Microscope de force atomique multifonctionnel AtomEdge développé indépendamment par la société Zhizhen