Un artículo para comprender la historia del desarrollo del microscopio de sonda de barrido

La historia del microscopio de sonda de exploración (SPM) es un progreso científico notable, que sienta las bases de la nanociencia y la nanotecnología.la aparición y preservación de SPM no sólo ha permitido a los científicos observar y manipular materiales con precisión atómica y molecularLos siguientes son los hitos clave en el desarrollo del SPM:

1981: Los físicos alemanes Gerd Binnig y Heinrich Rohrer inventaron el microscopio de túnel de exploración (STM) en el Laboratorio de Investigación de IBM Zurich.La invención del STM marcó el comienzo de la microscopía de sonda de exploración.^{Las demás:}

- ¿Qué es eso?

¿ Qué pasa?

El primer microscopio de exploración de túneles del mundo^{Las demás:}

1986: Binning y Lorrell reciben el Premio Nobel de Física por su invención del STM.abrir una nueva comprensión de la estructura de la materia.

1989: Los científicos de IBM demuestran una técnica capaz de manipular átomos individuales. Usando un microscopio de tunelado de escaneo, organizaron 35 átomos de xenón individuales en un sustrato cristalino frío de níquel,Esta es la primera vez que los átomos han sido posicionados con precisión en un plano.^{Las demás:}

Escribe "IBM" con 35 átomos de xenón.

1986: Binning, Calvin Quate y Christoph Gerber inventaron el microscopio de fuerza atómica (AFM).[4]AFM utiliza la fuerza de van der Waals entre la sonda y la superficie de la muestra para la obtención de imágenes, y puede operarse en ambientes de vacío, aire y líquido, por lo que tiene una amplia gama de aplicaciones en ciencia de materiales e investigación biológica.

El primer microscopio de fuerza atómica

Diagrama esquemático del microscopio de fuerza atómica

1.Microscopio de fuerza magnética (MFM): El microscopio de fuerza magnética (MFM) fue inventado a finales de los años 80 y principios de los 90.la sonda de medición interactúa con la superficie de la muestra para obtener imágenes de dominio magnético de alta resolución a nanoescalaEsta innovación permite a los investigadores obtener información sobre las propiedades magnéticas del material.

Estudio sobre defectos de microestructura por medio de la microscopia de baja temperatura de campo magnético de alta fuerza magnética

2.Microscopio de fuerza electrostática (EFM): El microscopio de fuerza electrostática (EFM) fue inventado por Stephen Culps (Stephen Kalb) y Horst F. Falmer (Horst F. Hamann) a finales de 1980 y principios de 1990.Mide los cambios de fuerza electrostática a través de sondas cargadas y realiza imágenes eléctricas de alta resolución a nanoescalaEl EFM se utiliza ampliamente en el estudio de materiales semiconductores, dispositivos de almacenamiento de carga y nanoelectrónica.

Microscopía óptica de escaneo de campo cercano (NSOM o SNOM): El microscopio óptico de campo cercano (NSOM) fue inventado por Eric Betzig y John Trautman a finales de 1980 y principios de 1990.El NSOM utiliza una sonda de fibra óptica con una apertura de longitud de onda para capturar imágenes ópticas de alta resolución confinando la luz en un área muy pequeña y escaneando la superficie de la muestraEs ampliamente utilizado en la ciencia de materiales, la biología, la química y la investigación de semiconductores.

Principios generales de la NSOM

1.Alta resolución y alta sensibilidad: Con el desarrollo de la tecnología de sonda, el sistema de control y la tecnología de procesamiento de datos, la resolución y la sensibilidad de SPM se mejoran continuamente.

2.Probe multifuncional: se desarrollan sondas con propiedades químicas, mecánicas, magnéticas o mecánicas específicas, lo que permite una caracterización y manipulación más diversas de los SPM.

3.Imagen de múltiples modos: en combinación con múltiples modalidades de imagen, se puede obtener simultáneamente información sobre múltiples propiedades de la muestra.

Múltiples modos combinados de microscopía de sonda de exploración

4.Imágenes a nivel de obleas: con el aumento dramático en la escala de los circuitos integrados, se necesitan imágenes de muestras grandes.

Chips de maquinaria en la oblea

5.Aplicación en biología: SPM se utiliza cada vez más en el estudio de moléculas y células biológicas, que pueden observar directamente la estructura y el proceso dinámico de las macromoléculas biológicas.

La tecnología de microscopía de sonda de escaneo sigue evolucionando y surgen nuevas técnicas y aplicaciones.Los microscopios de fuerza atómica multifuncionales y los microscopios de fuerza atómica a escala de obleas desarrollados por Zhiguo Precision Instruments apoyan la caracterización de muestras de gran tamaño, yFunciones integradas de análisis magnético, piezoeléctrico, de escaneo Kelvin y de fase líquida, tieneNivel de ruido muy bajo, y tieneAnálisis del procesamiento inteligente de datos basado en el aprendizaje profundoEl futuro seguirá enfocado en una mayor resolución.velocidad de obtención de imágenes más rápida y equipos de investigación SPM multifuncionales más potentes para satisfacer las necesidades de investigación científica y aplicaciones industriales.

Microscopio de fuerza atómica multifuncional AtomEdge desarrollado independientemente por la compañía Zhizhen