[공업분석화학] Scanning Tunneling Microscopy(STM)기기

[공업분석화학] Scanning Tunneling Microscopy(STM)

목 차

Ⅰ Introduction

Ⅱ Theory (양자 터널링 현상)

Ⅲ Principle

Ⅳ STM의 장점 및 주의점

Ⅴ 다른 기기와의 비교분석

Ⅵ 참고문헌

Ⅰ Introduction
주사 터널링 현미경[scanning tunneling microscope(STM)]은 전자의 터널링 효과를 이용해 물질의 미세구조를 측정하는 장치이다. 물질의 미세한 구조를 관찰할 필요성을 느낀 스위스 취리히 소재의 IBM연구원이었던 게르트 비니히(G . Binning)와 하인리히 로러(H . Roher)에 의해 1982년 개발되었다.
현미경에는 광학 현미경과 전자 현미경이 있는데, 1981년에 주사 터널링 현미경이 개발되어 응용 범위를 넓히게 되었다. 맹인은 손가락의 촉각에 의지해 머릿속으로 하나의 상을 만든다. 주사 터널링 현미경도 이와 비슷한 원리로 작동한다. 예전에는 원자에서 일어나는 일을 사진으로 찍으려면 수 시간이 걸렸다. 하지만 IBM연구원들의 주사 터널링 현미경(STM)의 개발로 원자단위에서 기록하고 급속히 바뀌는 원자의 변화를 연구할 수 있게 됐다.

Ⅱ Theory (양자 터널링 현상)
주사 터널링 현미경은 전자의 양자역학적 터널링 현상을 이용하여 전도체 시료의 표면을 측정하는데 사용되는 원자현미경이다. 터널링 현상이란 프리드리히 훈트(Friedrich Hund, 1896) 가 1)알파 붕괴를 연구하면서 처음 발견하여 발표한 효과이다. 간단히 말해서 양자 역학에서 원자핵을 구성하는 핵자가 그것을 묶어놓은 핵력의 퍼텐셜 장벽보다 낮은 에너지 상태에서도 확률적으로 원자 밖으로 튀어 나가는 현상이다.

[그림1] 미시 세계에서 자신이 가진 운동에너지보다 더 높은 2)퍼텐셜 장벽(Potential Barrier) 을 뚫고 이동하는 효과

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