Một bài viết để đưa bạn hiểu lịch sử phát triển của kính hiển vi thăm dò quét

Lịch sử của Máy hiển vi thăm dò quét (SPM) là một tiến bộ khoa học đáng chú ý, đặt nền tảng cho khoa học nano và công nghệ nano.sự xuất hiện và bảo tồn của SPM đã không chỉ cho phép các nhà khoa học quan sát và thao tác vật liệu với độ chính xác nguyên tử và phân tử, nhưng cũng thúc đẩy nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực liên quan.

1981: Các nhà vật lý học người Đức Gerd Binnig và Heinrich Rohrer phát minh ra kính hiển vi đường hầm quét (STM) tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu IBM Zurich.Việc phát minh ra STM đánh dấu sự khởi đầu của kính hiển vi thăm dò quét.^[1]

Binning.

Lorrell

Kính hiển vi đường hầm quét đầu tiên trên thế giới^[2]

1986: Binning và Lorrell nhận giải Nobel Vật lý vì phát minh ra STM. Công việc của họ đã chứng minh rằng STM có thể được chụp ở độ phân giải ở cấp nguyên tử,mở ra một sự hiểu biết mới về cấu trúc vật chất.

1989: Các nhà khoa học IBM chứng minh một kỹ thuật có khả năng thao túng các nguyên tử riêng lẻ.,Đây là lần đầu tiên các nguyên tử được đặt chính xác trên một mặt phẳng.^[3]

Viết "IBM" với 35 nguyên tử xenon

1986: Binning, Calvin Quate và Christoph Gerber phát minh ra kính hiển vi lực nguyên tử (AFM). AFM có thể làm việc trên vật liệu không dẫn điện, mở rộng phạm vi ứng dụng của công nghệ SPM.[4]AFM sử dụng lực van der Waals giữa đầu dò và bề mặt mẫu để chụp ảnh, và có thể hoạt động trong môi trường chân không, không khí và chất lỏng, vì vậy nó có một loạt các ứng dụng trong khoa học vật liệu và nghiên cứu sinh học.

Kính hiển vi lực nguyên tử đầu tiên

Sơ đồ sơ đồ của kính hiển vi lực nguyên tử

1.Kính hiển vi lực từ (MFM): Kính hiển vi lực từ (MFM) được phát minh vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990.đầu dò đo tương tác với bề mặt của mẫu để đạt được hình ảnh miền từ độ phân giải cao ở quy mô nanoSự đổi mới này cho phép các nhà nghiên cứu có được cái nhìn sâu sắc về tính chất từ tính của vật liệu.

Nghiên cứu về các khiếm khuyết cấu trúc vi mô bằng kính hiển vi lực từ cao nhiệt độ thấp

2.Kính hiển vi lực điện tĩnh (EFM): Kính hiển vi lực điện tĩnh (EFM) được phát minh bởi Stephen Culps (Stephen Kalb) và Horst F. Falmer (Horst F. Hamann) vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990.Nó đo thay đổi lực điện tĩnh thông qua các đầu dò tích điện và nhận ra hình ảnh điện có độ phân giải cao ở quy mô nanoEFM được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu các vật liệu bán dẫn, thiết bị lưu trữ điện tích và nanoelectronics.

Kính hiển vi quang học quét gần trường (NSOM hoặc SNOM): Kính hiển vi quang học gần trường (NSOM) được phát minh bởi Eric Betzig và John Trautman vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990.NSOM sử dụng một đầu dò sợi quang với khẩu độ sóng con để chụp hình ảnh quang có độ phân giải cao bằng cách hạn chế ánh sáng trong một khu vực rất nhỏ và quét bề mặt mẫuNó được sử dụng rộng rãi trong khoa học vật liệu, sinh học, hóa học và nghiên cứu bán dẫn.

Các nguyên tắc chung của NSOM

1.Độ phân giải cao và độ nhạy cao: Với sự phát triển của công nghệ thăm dò, hệ thống điều khiển và công nghệ xử lý dữ liệu, độ phân giải và độ nhạy của SPM được cải thiện liên tục.

2.Máy thăm dò đa chức năng: Máy thăm dò có tính chất hóa học, cơ học, từ tính hoặc cơ học cụ thể được phát triển, cho phép mô tả và thao tác đa dạng hơn của SPM.

3.Hình ảnh đa chế độ: Kết hợp với nhiều phương thức hình ảnh, nhiều thông tin thuộc tính của mẫu có thể được thu thập đồng thời.

Kết hợp nhiều chế độ của kính hiển vi thăm dò quét

4.Hình ảnh ở mức wafer: Với sự gia tăng đáng kể quy mô của mạch tích hợp, các mẫu lớn cần phải được hình ảnh.

Chip được chế biến trên Wafer

5.Ứng dụng trong sinh học: SPM ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu các phân tử và tế bào sinh học, có thể trực tiếp quan sát cấu trúc và quá trình năng động của các macromolecule sinh học.

Công nghệ kính hiển vi thăm dò quét vẫn đang phát triển và các kỹ thuật và ứng dụng mới đang nổi lên.Các kính hiển vi lực nguyên tử đa chức năng và kính hiển vi lực nguyên tử quy mô wafer được phát triển bởi Zhiguo Precision Instruments hỗ trợ mô tả các mẫu có kích thước lớn, vàChức năng tích hợp từ tính, piezoelectric, quét Kelvin và phân tích pha lỏng, cóMức tiếng ồn cực thấp, và đãPhân tích xử lý dữ liệu thông minh dựa trên học sâuTương lai sẽ tiếp tục tập trung vào độ phân giải cao hơn,tốc độ hình ảnh nhanh hơn và nghiên cứu thiết bị SPM đa chức năng mạnh hơn để đáp ứng nhu cầu nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghiệp.

Kính hiển vi lực nguyên tử đa chức năng AtomEdge được phát triển độc lập bởi Công ty Zhizhen