Un articolo per farti capire la storia dello sviluppo del microscopio a sonda a scansione

La storia del microscopio a sonda di scansione (SPM) è un notevole progresso scientifico, che pone le basi della nanoscienza e della nanotecnologia.l'emergere e la conservazione di SPM non solo ha permesso agli scienziati di osservare e manipolare materiali con precisione atomica e molecolare, ma ha anche promosso la ricerca in molti settori correlati.

1981: I fisici tedeschi Gerd Binnig e Heinrich Rohrer inventano il microscopio a scanner tunnel (STM) presso il laboratorio di ricerca IBM di Zurigo.L'invenzione dello STM segnò l'inizio della microscopia a sonda di scansione.^{Altri prodotti}

Binning.

Lorrell.

Il primo microscopio a scansione al mondo^{Altri prodotti}

1986: Binning e Lorrell ricevono il premio Nobel per la fisica per la loro invenzione dello STM.aprendo una nuova comprensione della struttura della materia.

1989Gli scienziati dell'IBM hanno dimostrato una tecnica in grado di manipolare singoli atomi. Utilizzando un microscopio a scanner tunnel, hanno disposto 35 singoli atomi di xenone su un substrato cristallino freddo di nichel,Questa è la prima volta che gli atomi sono stati posizionati con precisione su un piano.^{Altri prodotti}

Spell "IBM" con 35 atomi di xenon"

1986: Binning, Calvin Quate e Christoph Gerber inventano il microscopio a forza atomica (AFM).[4]AFM utilizza la forza di van der Waals tra la sonda e la superficie del campione per l'imaging, e può essere utilizzato in ambienti vuoto, aria e liquido, quindi ha un'ampia gamma di applicazioni nella scienza dei materiali e nella ricerca biologica.

Il primo microscopio di forza atomica

Diagramma schematico del microscopio a forza atomica

1.Microscopio a forza magnetica (MFM): il microscopio a forza magnetica (MFM) è stato inventato tra la fine degli anni '80 e l'inizio degli anni '90.la sonda di misurazione interagisce con la superficie del campione per ottenere una rappresentazione del dominio magnetico ad alta risoluzione su scala nanometricaQuesta innovazione consente ai ricercatori di approfondire le proprietà magnetiche del materiale.

Studi sui difetti della microstruttura mediante microscopia a bassa temperatura, campo magnetico ad alta temperatura e forza magnetica

2.Microscopio a forza elettrostatica (EFM): Il microscopio a forza elettrostatica (EFM) è stato inventato da Stephen Culps (Stephen Kalb) e Horst F. Falmer (Horst F. Hamann) alla fine degli anni '80 e all'inizio degli anni '90.Misura i cambiamenti di forza elettrostatica attraverso sonde cariche e realizza immagini elettriche ad alta risoluzione su scala nanometricaL'EFM è ampiamente utilizzato nello studio dei materiali semiconduttori, dei dispositivi di accumulo di carica e della nanoelettronica.

Microscopia ottica a scansione a campo vicino (NSOM o SNOM): Il microscopio ottico a campo vicino (NSOM) è stato inventato da Eric Betzig e John Trautman alla fine degli anni '80 e all'inizio degli anni '90.Il NSOM utilizza una sonda in fibra ottica con un'apertura a sub-lunghezza d'onda per catturare immagini ottiche ad alta risoluzione confinando la luce in un'area molto piccola e scansionando la superficie del campioneÈ ampiamente utilizzato nella scienza dei materiali, nella biologia, nella chimica e nella ricerca sui semiconduttori.

Principi generali della NSOM

1.Alta risoluzione e alta sensibilità: con lo sviluppo della tecnologia di sonda, del sistema di controllo e della tecnologia di elaborazione dei dati, la risoluzione e la sensibilità dello SPM sono continuamente migliorate.

2.Sonde multifunzionali: vengono sviluppate sonde con specifiche proprietà chimiche, meccaniche, magnetiche o meccaniche, che consentono una caratterizzazione e una manipolazione più diversificata delle SPM.

3.Imaging multi-mode: in combinazione con molteplici modalità di imaging, è possibile ottenere simultaneamente molteplici informazioni sulle proprietà del campione.

Microscopia a sonda di scansione combinata a più modalità

4.Imaging a livello di wafer: con l'aumento drammatico della scala dei circuiti integrati, sono necessari grandi campioni.

Fabbricazione di chip su wafer

5.Applicazione in biologia: SPM è sempre più ampiamente utilizzato nello studio di molecole e cellule biologiche, che possono osservare direttamente la struttura e il processo dinamico delle macromolecole biologiche.

La tecnologia della microscopia a sonda di scansione è ancora in evoluzione e emergono nuove tecniche e applicazioni.I microscopi a forza atomica multifunzione e i microscopi a forza atomica a scala wafer sviluppati da Zhiguo Precision Instruments supportano la caratterizzazione di campioni di grandi dimensioni, eFunzioni integrate di analisi magnetica, piezoelettrica, Kelvin di scansione e di fase liquida, haLivello acustico estremamente basso, e haAnalisi dell'elaborazione intelligente dei dati basata sul deep learningIl futuro continuerà a concentrarsi su una risoluzione più elevata,velocità di imaging più elevata e una maggiore ricerca con apparecchiature multifunzionali SPM per soddisfare le esigenze della ricerca scientifica e delle applicazioni industriali.

Microscopio di forza atomica multifunzionale AtomEdge sviluppato indipendentemente dalla società Zhizhen