സ്കാനിങ് ടണലിങ് സൂക്ഷ്മദർശിനി

വിക്കിപീഡിയ, ഒരു സ്വതന്ത്ര വിജ്ഞാനകോശം.
സ്വർണം Au(111) പ്രതലത്തിൻറെ STM ചിത്രം Gold(100) surface
ഒറ്റച്ചുമർ കാർബൺ നനോക്കുഴലിൻറെ STM ചിത്രംcarbon nanotube

ടണലിങ് പ്രതിഭാസത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി പ്രവർത്തിച്ച് പ്രതലങ്ങളുടെ സ്ഥാനീയ ചാലകത മാപനം ചെയ്യാനുപയോഗിക്കുന്ന ഒരുപകരണമാണ് സ്കാനിങ് ടണലിങ് സൂക്ഷ്മദർശിനി (STM). ഈ സൂക്ഷമദർശിനിയുടെ കണ്ടുപിടുത്തം ഉപജ്ഞാതാക്കളായ ജർട് ബിന്നിംഗ്, ഹെൻറിച്ച് റോഹ്രേർ എന്നിവരേ 1986 ഇലെ നോബൽ സമ്മാനത്തിനു അർഹരാക്കി. [1][2] ഒരു സ്കാനിങ് ടണലിങ് സൂക്ഷ്മദർശിനിയുടെ വിലങ്ങനെയുള്ള കൃത്യത (horizontal resolution) 0.1 നാനോമീറ്റരും ലംബമാനമായ കൃത്യത 0.01 നാനോമീറ്ററുമാണ്. [3] തന്മൂലം കൃത്യതയോടെ പരമാണുകണങ്ങളുടെ ചിത്രങ്ങൾ എടുക്കുവാനും അവയെ manipulate ചെയ്യുവാനും സാധ്യമാകുന്നു. STM സൂക്ഷ്മദർശിനി അത്യുന്നത ശ്യുന്യത(ultra high vacuum), വായു, ജലം, മറ്റു ദ്രാവകങ്ങൾ, വാതകങ്ങൾ, മുതലായ പരിസ്ഥിതികളിൽ, വ്യത്യസ്ഥ താപനിലകളിൽ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുവാനാകും.[4]


സ്കാനിങ് ടണലിങ് സൂക്ഷ്മദർശിനിയുടെ പ്രവർത്തനം ക്വാണ്ടം ടണലിങ് എന്ന ബലതന്ത്ര പ്രതിഭാസത്തെ ആസ്പദമാക്കിയാണ്. പഠനവിധേയമാക്കുവനുള്ള പ്രതലത്തിൻറെ വളരെ അരികിലേക്ക് വൈദ്യുതിചാലകമായ ഒരു അഗ്രം (tip) കൊണ്ട് വരികയും, ഇവ രണ്ടും തമ്മിൽ ഒരു വോൾട്ടത (voltage bias)ചെലുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. അപ്പോൾ പ്രതലത്തിനും അഗ്രതിനും ഇടയിലുള്ള വിടവിലുടെ ടണലിങ് പ്രതിഭാസം കാരണം ഇലക്ട്രോണുകൾ പ്രവഹിക്കുന്നു. തന്മൂലം നിലവിൽ വരുന്ന വൈദ്യുതധാര മൂന്നു കാര്യങ്ങളിൽ ആശ്രയിക്കുന്നു:

  1. പ്രതലവും അഗ്രവും തമ്മിൽ ഉള്ള ദൂരം( sample tip distance)
  2. ചെലുത്തുന്ന വോൾട്ടത (applied voltage)
  3. പ്രാദേശിക സ്ഥിതി സാന്ദ്രത (local density of state).[4]

അഗ്രത്തെ പ്രതലത്തിനു സമാന്തരമായി നീക്കുകയും തന്മൂലം വൈദ്യുതധാരയിൽ ഉണ്ടാകുന്ന വ്യതിയാനങ്ങൾ രേഖപ്പെടുത്തി വയ്ക്കുകയും, അത് ഒരു ചിത്രരൂപത്തിൽ പ്രദർശിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒട്ടേറെ സങ്കേതതിക വെല്ലുവിളികലൾ നിറഞ്ഞ ഒരു പ്രവൃത്തിരീതിയാണ് സ്കാനിങ് ടണലിങ് സൂക്ഷ്മദർശിനി. പരമാണുതലത്തിൽ ശുദ്ധിയുള്ള ഘടനയ്ക്കുമാറ്റമുണ്ടാവാത്ത പ്രതലം, കൂർത്ത അഗ്രം, മികച്ച കമ്പനവേർപ്പെടുത്തൽ (vibration isolation), സങ്കീർണ്ണമായ ഇലക്ട്രോണിക്സ് ഇവയെല്ലാം STMൻറെ അഭിഭാജ്യ ഘടകങ്ങളാണ്.

ടണലിങ് പ്രതിഭാസത്തെയും അതിൽ അതിസ്ഥിടമായ സ്കാനിങ് ടണലിങ് സൂക്ഷ്മദർശിനിയുടെ പ്രവർത്തനവും പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന ആനിമേഷൻ
A close-up of a simple scanning tunneling microscope head using a platinum–iridium tip.


അവലംബം[തിരുത്തുക]

  1. G. Binnig, H. Rohrer (1986). "Scanning tunneling microscopy". IBM Journal of Research and Development 30: 4. 
  2. Press release for the 1986 Nobel Prize in physics
  3. C. Bai (2000). Scanning tunneling microscopy and its applications. New York: Springer Verlag. ഐ.എസ്.ബി.എൻ. 3-540-65715-0. 
  4. 4.0 4.1 C. Julian Chen (1993). Introduction to Scanning Tunneling Microscopy. Oxford University Press. ഐ.എസ്.ബി.എൻ. 0-19-507150-6.