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推動(dòng)探針顯微鏡發(fā)展的納米技術(shù)
光學(xué)顯微鏡，解析度受到波長(zhǎng)影響，因?yàn)榭梢姽夥秶?50-700 nm，人的眼睛可以看到的極限大概是毫米(mm)，到了微米尺寸 譬如細(xì)胞就必須借助顯微鏡。但是光學(xué)顯微鏡對(duì)納米世界就顯
得無(wú)能為力
所以納米技術(shù)推動(dòng)新的顯微鏡技術(shù)開始蓬勃發(fā)展，
像最近發(fā)展迅速發(fā)展的電子顯微鏡技術(shù)(Electron microscope)，利用電子來(lái)代替光線觀察物品。還有一種是機(jī)械式顯微鏡，利用探針在物品表面掃描移動(dòng)，探針和物體表面的交互作用變化來(lái)「描述」物體表面，稱為掃描探針顯微鏡(Scanning Probe Microscope)。
常見的掃描探針顯微鏡有：原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM)和掃描穿隧顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope, STM)。
什么事原子力顯微鏡：由Binnig等人於1986年所發(fā)明的原子力顯微鏡，其以原子力場(chǎng)作回饋，主要原理系藉由針尖與待測(cè)物體表面的原子作用力，使懸臂梁產(chǎn)生微細(xì)位移，以測(cè)得待測(cè)物體表面結(jié)構(gòu)，對(duì)導(dǎo)體及絕緣體均有三維空間原子級(jí)解像能力，可應(yīng)用於多種材料表面檢測(cè)，并能在真空、氣體或液體環(huán)境中操作。
當(dāng)原子與原子很接近時(shí)，彼此電子云斥力的作用大於原子核與電子云之間的吸引力作用，利用此原子斥力的變化而產(chǎn)生表面結(jié)構(gòu)為接觸式原子力顯微鏡(contact AFM)，探針與試片的距離約數(shù)個(gè) ；反之若兩原子分開有一定距離時(shí)，其電子云斥力的作用小於彼此原子核與電子云之間的吸引力作用，利用此原子引力的變化而產(chǎn)生表面結(jié)構(gòu)為非接觸式原子力顯微鏡(non-contact AFM)，探針與試片的距離約數(shù)十到數(shù)百 ；亦可將兩者改良為間歇接觸式（或稱為輕敲式( intermittent contact or tapping)原子力顯微鏡(tapping AFM)）。IBM科學(xué)家利用原子力顯微鏡(AFM)取得單個(gè)分子的3D影像。這項(xiàng)技術(shù)能像X光機(jī)穿透肌肉拍攝骨骼影像般，看透電子云并觀察到分子的「原子骨干」，并讓科學(xué)家建構(gòu)出直徑只有1.4 nm的有機(jī)分子五苯(pentacene)的「力圖」(force map)。AFM技術(shù)讓我們「看」到了原子。
什么是掃描穿隧顯微鏡，它是一種利用量子力學(xué)的穿隧效應(yīng)探測(cè)物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)的顯微鏡，藉由一支鎢金屬探針，探針針尖和物質(zhì)表面通電形成穿隧電流，由於穿隧電流大小嚴(yán)重受物質(zhì)表面高低影響，如果要保持穿隧電流的穩(wěn)定，針尖必須緊貼著物質(zhì)表面隨其高低起伏，依此得到物體表面的「地形圖」；或是保持針尖的位置，紀(jì)錄穿隧電流的變化，都可以得到物體表面的影像。
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