Microscopio de efecto túnel
[2] Con esta resolución, los átomos individuales dentro de los materiales son rutinariamente visualizados y manipulados.
El STM puede ser usado no solo en ultra alto vacío, sino que también en aire, agua, y varios otros líquidos o gases del ambiente, y a temperaturas que abarcan un rango desde casi cero Kelvin hasta unos pocos cientos de grados Celsius.
La microscopía de efecto túnel puede ser una técnica desafiante, ya que requiere superficies extremadamente limpias y estables, puntas afiladas, excelente control de vibraciones, y electrónica sofisticada.
En un rango cercano, el fino control de la punta en todas las tres dimensiones cuando está cerca de la muestra es típicamente piezoeléctrico, manteniendo la separación punta-muestra, W, típicamente en el rango entre 4-7 Å, que es la posición de equilibrio entre interacciones atractivas (3 El cambio en la corriente con respecto a la posición puede en sí mismo ser medido, o bien, puede ser medida la altura de la punta, z, correspondiente a una corriente constante. [5] Todas las imágenes producidas por STM están en escala de grises, con color opcionalmente añadido en post-procesado para enfatizar visualmente características importantes. [2] Por tanto ha sido esencial desarrollar procesos para obtener consistentemente puntas afiladas y útiles. [10] La punta puede estar fabricada de tungsteno o platino-iridio, aunque también se utiliza el oro para ello. [2] Debido a la extrema sensibilidad de la corriente túnel a la altura, es imperativo un apropiado aislamiento de vibraciones o un cuerpo extremadamente rígido del STM para obtener resultados útiles. [13] Muchas otras técnicas de microscopía han sido desarrolladas basadas en el STM. Otra aplicación práctica del STM es la deposición atómica de metales (Au, Ag, W, etc.) con cualquier patrón (pre-programado) deseado, que puede ser usada como contactos a nanodispositivos o como los propios nanodispositivos. Clásicamente, un objeto que choca con una barrera impenetrable no pasará a través de ella. [3] Estos electrones excitados pueden hacer efecto túnel a través de la barrera. Cuando V es positivo, los electrones en la punta hacen túnel hacia los estados vacíos en la muestra; para una tensión de voltaje negativa, los electrones hacen túnel desde los estados ocupados en la muestra hacia la punta. [3] Es deseable usar la densidad local de estados para expresar la corriente debido a que este valor no cambia conforme cambia el volumen, mientras que sí lo hace la densidad de probabilidad. Si la separación es reducida por 1 Ǻ, la corriente se incrementa por un orden de magnitud y viceversa. [5] Esta aproximación falla en tener en cuenta la tasa a la cual los electrones pueden pasar la barrera.
