[揽瓜阁精读] 146. 显微镜

Nerrasa

第一段：小于可见光波的东西是现代研究和科技的主要产品。以前的话都是用一些带有负面作用的研究方法，直到最近才改变。
第二段：一系列新的显微镜打开了直接观察的领域。介绍显微镜功能，然后说这个成就似乎是不可能的，因为之前EA讲了一个基本的限制，也就是讲这事不大可能。
第三段：新的显微镜打破了这个Abbe屏障。介绍了这个显微镜的原理，并指出这个方法只会被孔的大小限制，而不会被光的波长限制。
第四段：OK说能够根据精确需要定位和移动一个物体的科技是不存在的。然而1972年EA采取了OK的策略回避了Abbe屏障。
第五段：控制样本定位和移动的方法逐渐变得可实现。piezoelectric（压电的）控制为相似领域的显微镜发展打开了新道路。
第六段：讲了在STM里aperture（缝隙）这种微型的tungsten（钨）探测以及其相关工作原理。
第七段：在两种维度上控制飞机运动的x压电控制和y压电控制的工作原理。

sueMs

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Yoga54

主题：介绍新型显微镜的发展历程
第一段：介绍微型结构的研究在当代科技的重要性，列举3个学科例子。然后提出这个领域的工具比较受限
第二段：提出新的显微镜家族对微型结构的研究很好，不会破坏样本或者对其产生辐射，但是提到显微镜的研究不能低于half of a wavelength
第三、四、五段：提到有人对显微镜的研究做了改进，分别发明了scanning near-filed microscope，改进研究范围到150 microns，用了piezoelectric材料，改进范围到纳米级，并发明出STM
第六、七段：介绍STM和XYZ piezoelectric

raven11

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断了的弦

kkkk

PennyWen95

[揽瓜阁精读] 146. 森林大火
小于可见光波长的物体是当代科学和技术的主要内容。生物学家研究蛋白质或DNA的单分子;材料科学家检查晶体中的原子尺度缺陷;微电子工程师布置的电路图案只有几十个原子厚。直到最近，这个微小的世界只能通过繁琐的，通常是破坏性的方法看到，如电子显微镜和X射线衍射。它超出了任何仪器的范围，就像熟悉的光学显微镜一样简单和直接。
一系列新型显微镜为直接观察打开了这个领域。这些设备可以比以往更高的分辨率绘制原子和分子形状，电，磁和机械性能甚至温度变化，而无需修改样品或使其暴露于破坏性的高能辐射中。这一成就似乎难以置信。毕竟，100多年前，德国物理学家和透镜制造商恩斯特·阿贝（Ernst Abbe）描述了任何依靠透镜聚焦光或其他辐射的显微镜的基本局限性：衍射掩盖了小于辐射波长一半的细节。
以扫描隧道显微镜为代表的新型显微镜，IBM苏黎世研究实验室的格尔德·宾尼格和海因里希·罗勒于1986年获得诺贝尔奖 - 轻松克服了这一阿贝障碍。他们这样做的原则在1956年首次被描述。在那一年。当时美国陆军测绘局的A.O'Keefe提出了一种显微镜，光线将通过不透明屏幕上的一个小孔照射进来，直接照亮屏幕前方的物体。通过样品传输或通过孔反射回来的光将在来回扫描样品时被记录下来。O'Kcefe指出，这种“扫描近场显微镜”的分辨率将仅受孔的大小限制，而不受光波长的限制。原则上，该设备可以制作超分辨率图像 - 显示小于半个波长的细节的图像。
O'Keefe承认，能够以所需的精度定位和移动物体的技术并不存在。然而，通过诉诸长波长辐射，伦敦大学学院的埃里克·阿什（Eric Ash）于1972年采用了奥基夫战略，以规避阿贝屏障。他将波长为三厘米的微波辐射穿过针孔大小的孔径，并扫描其前方的物体，以记录分辨率为150微米的图像 - 波长的百分之一。
到那时，控制样品位置和运动的方法已经变得可用，其精度超过传统光学显微镜的分辨率。在阿什演示的同一年，国家标准局的Russell D. Young成功地以大约一纳米（十亿分之一米）的精度操纵了三维物体。他依赖于压电陶瓷材料，当整个材料的电势发生变化时，其尺寸会略有变化。压电控制为1981年开发扫描近场显微镜，扫描隧道显微镜或STM开辟了道路[参见“扫描隧道显微镜”，由Gerd Binnig和海因里希·罗勒;《科学美国人》，1985年8月）。
在STM中，“孔径”是一个微小的钨探头，它的尖端接地非常精细，它可能只由一个原子组成，宽度仅为0.2纳米。
压电控制将尖端操纵到导电样品表面的一两纳米范围内 - 如此接近，以至于探针尖端的原子的电子云和样品中最近的原子重叠。当向尖端施加小电压时，电子在间隙上“隧道”，产生微小的隧穿电流。电流的强度对间隙的宽度非常敏感;通常，每当间隙扩大1纳米时，它就会减少10倍。1纳米 - 原子直径的一半。
X和y压电控制（控制平面两维中的运动）以光栅模式在试样表面上来回移动探针，其平行轨迹可能相隔几分之一纳米。如果探头保持稳定的高度，隧道电流将急剧波动，随着尖端越过表面原子等凸块而增加，并在穿过原子之间的间隙时下降到无。相反，探测器与地形一致地上下移动。反馈机制可感测隧道电流的变化，并改变施加到第三个 Z 控制器的电压。Z型压电器件垂直移动探头以稳定电流并保持。

橘子抱抱卷

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slowdiving

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Ak777

146.森林大火

P1 介绍一领域及该领域之研究工具的局限性
小于可见光波长的物体是当今科学技术研究的关注点：生物学家研究单一分子蛋白质或DNA；物质科学家调查水晶的原子级瑕疵；微电子工程师排列电路结构….
想观察这些微观世界，我们需借助笨重，通常具有破坏性的方法比如X光啥的，超出光学显微镜能力范围。

P2 介绍一系列超越理论局限性的研究工具
100多年来，德国物理学家兼镜片制造商描述了一基础性的局限，任何借助于聚焦光或其他辐射之显微镜，衍射时会把小于半波长的物体弄模糊。但是，一些仪器似乎超越了这个不可能。

P3 举例，初级扫描隧道显微镜及原理(没懂）

P4 扫描隧道显微镜的发展
研究原理的OK，承认对于物体按精度进行定位及移动的技术不存在。然而Ash改进了OK的技术，用微波替换了光，让此技术更进一步。

P5 继续发展，终成正果STM
RD又通过了个啥技术，再次推动了显微镜发展，一系列发展最终成果，STM问世

P6-7 继续讲原理
STM的探诊极细，就包含一个原子，然后接近样品是，样品中距离其最近的单原子的电子云会与它的电子云重叠，somehow产生微弱电流。
XY轴上探针来回移动，如果探针横高，产生的电流会不断变化，距离原子最近时电流大，离开了就电流小。
Instead（恒流模式），通过变化的电流进行反馈控制，来对施加于Z轴上的电压进行调整，电压又控制了在Z轴上的距离，从而使STM在Z轴上不断调整保持恒流。

opaque adj. （玻璃、液体等）不透明的，不透光的；难懂的，隐晦的；迟钝的n. 不透明体；（用于底片）不透明颜料v. 使不透明

不睡的鱼

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