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Il microscopio a effetto tunnel (STM, dall'inglese Scanning Tunneling Microscope) è un potente strumento per lo studio delle superfici a livello atomico. Il suo sviluppo nel 1981 fruttò ai suoi inventori, Gerd Binnig e Heinrich Rohrer (all'IBM di Zurigo), il Premio Nobel per la Fisica nel 1986.[1][2] Per un STM è considerata buona una risoluzione laterale di 0,1 nm e una risoluzione in profondità di 0,01 nm.[3] Con questa risoluzione, i singoli atomi possono essere osservati e manipolati. Il STM può essere utilizzato non solo in condizioni particolari come l'ultra alto vuoto, ma anche nell'aria, nell'acqua e in vari altri liquidi o gas ambienti e a temperature che variano da quasi zero kelvin a poche centinaia di gradi Celsius.[4]
Il STM si basa sull'effetto tunnel. Quando una punta conduttrice è portata molto vicino alla superficie da esaminare, una differenza di potenziale applicata tra i due può permettere agli elettroni di attraversare il vuoto tra di loro per effetto tunnel. La "corrente di tunnelling" che ne risulta dipende dalla posizione della punta, della tensione applicata e della densità locale degli stati (LDOS, Local Density Of States) del campione.[4]
Misurando la corrente nei diversi punti della superficie del campione, si ottengono immagini topografiche e altre informazioni. La STM può essere una tecnica impegnativa, in quanto può richiedere superfici estremamente stabili e pulite, punte acuminate, ottimo controllo delle vibrazioni e un'elettronica sofisticata.
- ^ (EN) G. Binnig, H. Rohrer, Scanning tunneling microscopy, in IBM Journal of Research and Development, vol. 30, 1986, p. 4.
- ^ (EN) Press release for the 1986 Nobel Prize in physics, su nobelprize.org, 15 ottobre 1986. URL consultato il 28 marzo 2010.
- ^ (EN) Chunli Bai, Scanning tunneling microscopy and its applications, New York, Springer Verlag, 2000, ISBN 3-540-65715-0. URL consultato il 28 marzo 2010.
- ^ a b (EN) C. Julian Chen, Introduction to Scanning Tunneling Microscopy (PDF), Oxford University Press, 1993, ISBN 0-19-507150-6. URL consultato il 28 marzo 2010 (archiviato dall'url originale il 24 giugno 2010).