Экзамен / Доп. вопросы / К предыдущим / 3

3. Почему в сканирующих зондовых микроскопах (атомно-силовых и туннельных) достигается пространственное разрешение на атомарном уровне, в то время как используемое острие имеет вполне макроскопический радиус закругления?

Несмотря на макроскопическое значение искривления, на конце атомно-силового находится, в лучшем случае, один атом (тут ситуация становится понятной), а туннельный, собственно, работает на принципе туннелирования, который работает на размерах, близких к размерам атомов. (человеческим языком)

Высокое пространственное разрешение СТМ определяется экспоненциальной

зависимостью туннельного тока от расстояния до поверхности. Разрешение в

направлении по нормали к поверхности достигает долей ангстрема. Латеральное же

разрешение зависит от качества зонда и определяется, в основном, не

макроскопическим радиусом кривизны кончика острия, а его атомарной структурой.

При правильной подготовке зонда на его кончике с большой вероятностью находится

либо одиночный выступающий атом, либо небольшой кластер атомов, который

локализует его на размерах, много меньших, чем характерный радиус кривизны острия.

Действительно, туннельный ток протекает между поверхностными атомами образца и

атомами зонда. Атом, выступающий над поверхностью зонда, находится ближе к

поверхности на расстояние, равное величине периода кристаллической решетки.

Поскольку зависимость туннельного тока от расстояния экспоненциальная, то ток в

этом случае течет, в основном, между поверхностью образца и выступающим атомом

на кончике зонда. (более научным)