주사 탐침 현미경 발전 역사를 이해하기 위한 한 기사

SPM (Scanning Probe Microscope)의 역사는 놀라운 과학적 진보이며, 이는 나노 과학과 나노 기술의 기초를 갖습니다. 1980 년대 이래로 SPM의 출현과 보존은 과학자들이 원자력 및 분자 정밀도로 재료를 관찰하고 조작 할 수 있었을뿐만 아니라 많은 관련 분야에서 연구를 촉진 할 수있게 해주었다. 다음은 SPM 개발의 주요 이정표입니다.

1981 : 독일 물리학 자 Gerd Binnig와 Heinrich Rohrer는 IBM Zurich Research Laboratory에서 스캐닝 터널링 현미경 (STM)을 발명했습니다. STM의 발명은 스캐닝 프로브 현미경의 시작을 표시 하였다.^[1]

비닝.

로렐

세계 최초의 스캐닝 터널링 현미경^[2]

1986 : Binning과 Lorrell은 STM의 발명으로 노벨 물리학 상을 받았습니다. 그들의 연구는 STM이 원자 수준의 해상도에서 이미지화 될 수 있으며 물질의 구조에 대한 새로운 이해를 열어 줄 수 있음을 보여 주었다.

1989 : IBM 과학자들은 개별 원자를 조작 할 수있는 기술을 보여줍니다. 스캐닝 터널링 현미경을 사용하여 니켈의 차가운 결정 기판에 35 개의 개별 제논 원자를 배열하여 회사의 약어의 세 글자를 철자했습니다. 원자가 평면에 정확하게 위치 된 것은 이번이 처음입니다.^[3]

35 크세논 원자로 "IBM"철자 "

1986 : Binning, Calvin Quate 및 Christoph Gerber는 원자력 현미경 (AFM)을 발명했습니다. AFM은 비전 도성 재료에서 작업하여 SPM 기술의 응용 범위를 확장 할 수 있습니다. [4] AFM은 이미징을 위해 프로브와 샘플 표면 사이의 반 데르 발스 힘을 사용하며 진공, ​​공기 및 액체 환경에서 작동 할 수 있으므로 재료 과학 및 생물학적 연구에서 광범위한 응용 분야를 보유하고 있습니다.

첫 번째 원자력 현미경

원자력 현미경의 개략도

1.자기 력 현미경 (MFM) : 자기 력 현미경 (MFM)은 1980 년대 후반과 1990 년대 초에 발명되었다. 자기 코팅과 함께 프로브를 사용함으로써, 측정 프로브는 샘플의 표면과 상호 작용하여 나노 스케일 고해상도 자기 도메인 이미징을 달성합니다. 이 혁신을 통해 연구원들은 재료의 자기 특성에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

저온 고온 자기장 자기 력 현미경으로 미세 구조 결함에 대한 연구

2.정전기성 현미경 (EFM) : 정전기성 현미경 (EFM)은 1980 년대 후반과 1990 년대 초에 Stephen Culps (Stephen Kalb)와 Horst F. Falmer (Horst F.Hamann)에 의해 발명되었다. 하전 된 프로브를 통한 정전기력 변화를 측정하고 나노 스케일 고해상도 전기 이미징을 실현합니다. EFM은 반도체 재료, 충전 저장 장치 및 나노 일렉트로닉스 연구에 널리 사용됩니다.

근거리 스캐닝 광학 현미경 (NSOM 또는 SNOM) : 1980 년대 후반과 1990 년대 초에 Eric Betzig와 John Trautman에 의해 근거리 광학 현미경 (NSOM)이 발명되었습니다. NSOM은 서브 파장 조리개가 장착 된 광섬유 프로브를 사용하여 매우 작은 영역에 빛을 제한하고 샘플 표면을 스캔하여 고해상도 광학 이미지를 캡처합니다. 재료 과학, 생물학, 화학 및 반도체 연구에 널리 사용됩니다.

NSOM의 일반적인 원칙

1.고해상도 및 높은 민감도 : 프로브 기술, 제어 시스템 및 데이터 처리 기술 개발을 통해 SPM의 해상도 및 민감도가 지속적으로 향상됩니다.

2.다기능 프로브 : 특정 화학적, 기계적, 자기 또는 기계적 특성을 갖는 프로브가 개발되어 SPM의보다 다양한 특성화 및 조작이 가능합니다.

3.다중 모드 이미징 : 여러 이미징 방식과 결합하여 샘플의 여러 속성 정보를 동시에 얻을 수 있습니다.

스캐닝 프로브 현미경의 여러 모드를 결합했습니다

4.웨이퍼 레벨 이미징 : 통합 회로의 규모가 급격히 증가함에 따라 큰 샘플을 이미지화해야합니다.

칩이 웨이퍼에 가공되었습니다

5.생물학에서의 적용 : SPM은 생물학적 분자 및 세포의 연구에 점점 더 널리 사용되며, 이는 생물학적 거대 분자의 구조 및 동적 과정을 직접 관찰 할 수있다.

스캐닝 프로브 현미경 기술은 여전히 ​​발전하고 있으며 새로운 기술과 응용 프로그램이 나타나고 있습니다. Zhiguo Precision Instruments에 의해 개발 된 다기능 원자력 현미경 및 웨이퍼 스케일 원자력 현미경은 대형 샘플의 특성화를 지원하고통합 자기, 압전, 스캐닝 켈빈 및 액체 상 분석 기능, 가지다매우 낮은 소음 수준그리고 가지고 있습니다딥 러닝을 기반으로 한 지능형 데이터 처리 분석. 미래는 과학 연구 및 산업 응용 분야의 요구를 충족시키기 위해 고해상도, 더 빠른 이미징 속도 및 다기능 SPM 장비 연구에 계속 중점을 둘 것입니다.

Zhizhen Company가 독립적으로 개발 한 다기능 원자력 현미경 원자