Одним из первых инструментов, которые помогли инициировать нанотехнологическую революцию, были так называемые сканирующие зонды.Все типы сканирующих зондовых микроскопов основаны на идее, впервые разработанной лабораторией IBM в Цюрихе в 1980-х годах. При измерении с помощью сканирующего зонда зонд скользит по поверхности. Зонд имеет наноскопический размер (часто – всего один атом). При движении зонд может измерять несколько различных свойств, каждое из которых соответствуетиному измерению. Например, в атомном микроскопе (Atomic Force Microscope-AFM) электроника измеряет силу, действующую на кончик зонда микроскопа.
Схема системы обратной связи зондового микроскопа
Пусть взаимодействие зонда с поверхностью характеризуется некоторым параметром
Р(см. рис.), т.е. существует резкая и взаимно однозначная зависимость параметра Р от расстояния зонд-образец P=P (z). Это используется для поддержания расстояния зонд-образец с высокой точностью в сканирующих зондовых микроскопах (СЗМ)[1]
В туннельном микроскопе (Scanning Tunneling Microscope – STM) измеряется величина электрического тока, проходящего между сканирующим зондом и поверхностью.В зависимости от того, как проводятся измерения, микроскоп можно использовать либо для проверки локальной геометрии поверхности, либо для измерения локальных характеристик электропроводности. Туннельная микроскопия – это первый разработанный метод зондового сканирования и за его открытие Герд Биннинг (Gerd Binning) и Генрих Рорер (Henrich Rohrer ) в 1986 году получили Нобелевскую премию.
В магнитно-силовом микроскопе (Magnetic Force Microscopy – MFM) зонд, сканирующий поверхность,является магнитным. Он позволяет почувствовать на поверхности локальную
магнитную структуру. Зонд MFM работает подобно считывающей головке винчестера или магнитофона.
Наряду с исследованием рельефа поверхности, зондовые микроскопы позволяют изучать различные свойства поверхности: механические,электрические магнитные, оптические и другие.
[1] В.Миронов. Основы сканирующей зондовой микроскопии, Техносфера, Москва, 2005, 143с.
