Istilah mikroskop probe pengimbasan merangkumi pelbagai mikroskop dan teknik pengukuran yang berkaitan yang digunakan untuk menganalisis permukaan. Oleh itu, teknik ini berada di bawah permukaan dan fizik antara muka. Mikroskop probe pengimbasan dicirikan dengan melewati probe pengukuran ke permukaan pada jarak yang kecil.
Apakah mikroskop probe pengimbasan?
Istilah mikroskop probe pengimbasan merangkumi pelbagai mikroskop dan teknik pengukuran yang berkaitan yang digunakan untuk menganalisis permukaan. Mikroskop probe pengimbasan merujuk kepada semua jenis mikroskop di mana gambar terbentuk sebagai hasil interaksi antara probe dan sampel. Oleh itu, kaedah ini berbeza dari mikroskopi optik dan mikroskopi elektron pengimbasan. Di sini, lensa optik dan elektron-optik tidak digunakan. Dalam mikroskop probe pengimbasan, permukaan sampel diimbas sekeping demi sedikit dengan bantuan probe. Dengan cara ini, nilai yang diukur diperoleh untuk setiap tempat individu, yang akhirnya digabungkan untuk menghasilkan gambar digital. Kaedah probe scanning pertama kali dikembangkan dan dikemukakan oleh Rohrer dan Binnig pada tahun 1981. Ia berdasarkan kesan terowong yang berlaku antara hujung logam dan permukaan konduktif. Kesan ini menjadi asas bagi semua teknik mikroskopi probe pengimbasan yang dikembangkan kemudian.
Bentuk, jenis, dan gaya
Terdapat beberapa jenis mikroskop probe pengimbasan, yang berbeza terutamanya dalam interaksi antara probe dan sampel. Titik permulaannya adalah mengimbas mikroskopi terowong, yang pertama kali memungkinkan pengimejan resolusi atom permukaan konduktif elektrik pada tahun 1982. Selama tahun-tahun berikutnya, banyak teknik mikroskopi probe imbasan lain dikembangkan. Dalam mengimbas mikroskopi terowong, voltan digunakan antara permukaan sampel dan hujungnya. Arus terowong antara sampel dan ujung diukur, dan keduanya tidak boleh saling bersentuhan. Pada tahun 1984, mikroskopi medan dekat optik mula dikembangkan. Di sini, cahaya dihantar melalui sampel bermula dari probe. Dalam mikroskop daya atom, probe dibelokkan dengan kekuatan atom. Sebagai peraturan, kekuatan Van der Waals yang digunakan. Pesongan probe menunjukkan hubungan berkadaran dengan daya, yang ditentukan mengikut pemalar spring probe. Mikroskop daya atom dikembangkan pada tahun 1986. Pada awalnya, mikroskop daya atom berfungsi berdasarkan hujung terowong yang bertindak sebagai pengesan. Hujung terowong ini menentukan jarak sebenar antara permukaan sampel dan sensor. Teknik ini menggunakan voltan terowong yang ada di antara belakang sensor dan hujung pengesanan. Pada zaman moden ini, teknik ini sebagian besar digantikan oleh prinsip pengesanan, di mana pengesanan dilakukan dengan menggunakan sinar laser yang bertindak sebagai penunjuk cahaya. Ini juga dikenali sebagai mikroskop kekuatan laser. Sebagai tambahan, mikroskop daya magnet dikembangkan di mana daya magnet antara probe dan sampel berfungsi sebagai dasar untuk menentukan nilai yang diukur. Pada tahun 1986, mikroskop termal pengimbasan juga dikembangkan, di mana sensor kecil bertindak sebagai probe pengimbasan. Terdapat juga apa yang disebut mikroskop optik medan dekat pengimbasan, di mana interaksi antara probe dan sampel terdiri daripada gelombang yang hilang.
Struktur dan operasi
Pada prinsipnya, semua jenis mikroskop probe pengimbasan memiliki kesamaan bahawa mereka mengimbas permukaan sampel dalam grid. Ini memanfaatkan interaksi antara probe mikroskop dan permukaan sampel. Interaksi ini berbeza bergantung pada jenis mikroskop probe pengimbasan. Pemeriksaannya besar berbanding dengan sampel yang diperiksa, namun mampu mengesan ciri permukaan sampel yang kecil. Yang sangat relevan pada ketika ini adalah atom terpenting di hujung probe. Dengan menggunakan mikroskop probe pengimbasan, resolusi hingga 10 picometer adalah mungkin. Sebagai perbandingan, ukuran atom berada dalam julat 100 picometer. Ketepatan mikroskop cahaya dibatasi oleh panjang gelombang cahaya. Atas sebab ini, hanya resolusi sekitar 200 hingga 300 nanometer yang boleh dilakukan dengan mikroskop jenis ini. Ini sesuai dengan kira-kira separuh panjang gelombang cahaya. Oleh itu, mikroskop elektron imbasan menggunakan sinaran elektron dan bukannya cahaya. Dengan meningkatkan tenaga, panjang gelombang dapat dibuat secara pendek secara teori. Walau bagaimanapun, panjang gelombang yang terlalu pendek akan menghancurkan sampel.
Faedah perubatan dan kesihatan
Dengan menggunakan mikroskop probe pengimbasan, bukan sahaja mungkin untuk mengimbas permukaan sampel. Sebagai gantinya, adalah mungkin untuk memilih atom individu dari sampel dan meletakkannya kembali di lokasi yang telah ditentukan. Sejak awal 1980-an, perkembangan mikroskopi probe pengimbasan telah berkembang pesat. Kemungkinan baru untuk resolusi yang lebih baik daripada kurang dari satu mikrometer merupakan prasyarat utama untuk kemajuan dalam ilmu nano dan juga nanoteknologi. Perkembangan ini berlaku terutama sejak tahun 1990-an. Berdasarkan kaedah asas mikroskop probe pengimbasan, banyak sub-kaedah lain dibahagikan pada masa kini. Ini menggunakan pelbagai jenis interaksi antara hujung probe dan permukaan sampel. Oleh itu, mikroskop probe pengimbas memainkan peranan penting dalam bidang penyelidikan seperti nanochemistry, nanobiology, nanobiochemistry, dan nanomedicine. Mikroskop probe pengimbasan bahkan digunakan untuk menjelajah planet lain, seperti Mars. Mikroskop probe pengimbasan menggunakan teknik penentuan kedudukan khas berdasarkan apa yang disebut kesan piezoelektrik. Alat untuk mengalihkan probe dikendalikan dari komputer dan membolehkan kedudukan yang sangat tepat. Ini memungkinkan permukaan sampel dipindai secara terkawal dan hasil pengukuran dipasang pada gambar beresolusi tinggi.
