tarama tünelleme mikroskobu ne demek?

Tarama Tünelleme Mikroskobu (TTM) Hakkında Bilgi

Tarama Tünelleme Mikroskobu (TTM), yüzeyleri atomik seviyede görüntülemek için kullanılan bir mikroskop türüdür. 1980'lerde Gerd Binnig ve Heinrich Rohrer tarafından icat edilmiş ve bu icatları onlara 1986'da Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırmıştır. TTM, kuantum mekaniğinin temel bir ilkesi olan tünelleme etkisini kullanır.

Çalışma Prensibi:

TTM'nin çalışma prensibi, keskin bir iletken uç (genellikle Tungsten veya Platin-İridyum alaşımından yapılmış) ile incelenecek yüzey arasında bir voltaj farkı uygulandığında ortaya çıkan tünelleme akımı'na dayanır. Uç, yüzeye çok yakın (birkaç Angström mesafede) yaklaştırıldığında, aradaki boşluk geleneksel anlamda bir yalıtkan olmasına rağmen, elektronlar kuantum mekaniksel olarak bu boşluktan "tünel" açabilirler.

Tünelleme akımının büyüklüğü, uç ile yüzey arasındaki mesafeye son derece duyarlıdır. Bu özellikten yararlanılarak, yüzeydeki atomların yüksek çözünürlüklü görüntüleri elde edilebilir.

Görüntüleme Modları:

TTM'ler genellikle iki farklı görüntüleme modunda çalışır:

Sabit Yükseklik Modu (Constant Height Mode): Uç, yüzey üzerinde sabit bir yükseklikte tarama yapar. Tünelleme akımındaki değişimler ölçülerek yüzeyin topografik haritası oluşturulur. Bu mod hızlı tarama için uygundur ancak yüzey pürüzlülüğü yüksek olduğunda uç çarpma riski vardır.
Sabit Akım Modu (Constant Current Mode): Tünelleme akımı sabit tutulur. Bunun için, uç yüzey üzerinde tarama yaparken, piezoelektrik elemanlar aracılığıyla dikey pozisyonu sürekli olarak ayarlanır. Uçun dikey pozisyonundaki bu değişimler kaydedilerek yüzeyin topografik haritası oluşturulur. Bu mod daha yavaş tarama gerektirir ancak yüzey pürüzlülüğü yüksek olduğunda daha güvenlidir.

TTM'nin Uygulama Alanları:

TTM, çok çeşitli alanlarda kullanılmaktadır:

Yüzey Bilimi: Yüzeylerdeki atomik yapıyı ve elektronik özellikleri incelemek için kullanılır.
Malzeme Bilimi: Yeni malzemelerin geliştirilmesi ve karakterize edilmesinde önemli bir araçtır.
Nanoteknoloji: Nanoyapıların oluşturulması ve manipüle edilmesinde kullanılır.
Biyoloji: Biyolojik moleküllerin ve hücrelerin incelenmesinde kullanılır.
Kimya: Kimyasal reaksiyonların ve moleküler etkileşimlerin incelenmesinde kullanılır.

Avantajları:

Atomik çözünürlükte görüntüleme imkanı
Vakum ortamında veya atmosferde çalışabilme
Yüzeyin elektronik özelliklerini ölçebilme
Yüzeydeki atomları manipüle edebilme

Dezavantajları:

İletken yüzeyler gerektirir (yarı iletkenler özel işlemlerden geçirilerek incelenebilir)
Tarama hızı nispeten düşüktür
Uç, yüzeye çok yakın konumlandırılmalıdır (kirlenme riski)
Numune hazırlığı önemlidir.