走査トンネル顕微鏡

物質と物質が数ナノメートルに近づくと接触しなくても電流が流れます。それをトンネル電流と呼び、電流値は物質間の距離にとても敏感です。そこで、鋭い針(Tip)を表面に近づけ、トンネル電流を一定に保つようにコンピュータで制御しながら、表面をナゾル(走査する)と表面の凹凸が分かります。それを画像にすると表面の凹凸像が観察できます。




針を微妙に動かすために、圧電(ピエゾ)素子が用いられています。圧電素子と は、電圧をかけると電圧のプラスかマイナスかの違いにより延びたり縮んだりする物質で出来た素子です。延び縮の長さは、加える電圧の値に比例します。










ナノメートルの原子スケールでは針の先端が原子1個で出来ているような鋭いTipで表面をなぞると、表面も原子から出来ているので、各原子の形を反映した凹凸像がえられる。







凹凸の高い部分を高さに比例して明るくしたSTM像です。原子の周りの電子雲を見ることが出来ます。