[揽瓜阁精读] 146. 显微镜

小白斩鸡

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Carmenk

P1：肉眼卡不见的东西是当前科学技术研究的主要对象。举例。直到最近这些可以被看见，因为显微镜和x-ray的出现。
P2：新的显微镜可以直接观测。仪器和以前相比更高级（在很多方面），并且不用模拟或毁坏。100年前显微镜的局限。
P3：通过扫描通道的新显微镜让GB、HR得了诺奖。这个显微镜的原理首次出现在1956.AOK提出显微镜可以通过（一些光、小孔成像的描述），并指出只受限于孔的大小不受限于光的波长。这个方法可以看到小于一半波长的东西。
P4：OK知道这项技术需要的精密度当时无法达到。1972，EA采用这个方法做了实验。

Cynthiahty

第144天：显微镜
staple 研究对象
diffraction 衍射
cumbersome 繁琐的
lay beyond 无法触及
realm 领域
atomic 原子的
molecular 分子的
resolution 分辨率
implausible 难以置信
obscure 模糊
propose 提出
opaque 不透明的
resort to 求助于
circumvent 避开
precision 精度
demonstrate 演示
manipulate 操作
electrical potential 电势
aperture 孔径
probe 探针
fine 细
ground 打磨
voltage 电压
piezoelectric control 压电控制器
topography 地形
1P：小于可见光波长的物体是当代科学的重点研究对象。直到现在只能通过繁琐的、破坏性的方法研究。它们是无法触及的就像光学显微镜一样。
2P：一系列新的显微镜打开了直接观察的领域。它们可以在高分辨率下观察分子和原子的特性甚至温度变化，而不用将它们暴露在高破坏性的高能射线下。这个研究结果似乎难以置信，因为100年前EA说衍射在小于一半波长处模糊。
3P：以扫描隧道显微镜为代表的新型显微镜，轻易克服了EA障碍。A提出一种显微镜，光穿过不透明屏幕上的小孔，照在正前方物体上。A说这种扫描近场显微镜只和孔的大小有关，不受波长影响。理论上，该设备可以制作超分辨率图像--显示小于半个波长细节的图像。
4P：A说需要靠精度定位和移动的物体并不存在。但是E运用A的方法避开了EA势垒。
5P：那时，分辨率超过传统显微镜的控制样品位置和移动的方法的分辨率已经超过了传统显微镜。A演示的同年，R成功在nm程度操纵物体的三个维度。他使用尺蠖陶瓷材料—大小会随着电势发生微小的变化。
6P：在STM中，孔径是一个微小的探针，尖端打磨很细可能只宽0.2nm。当针尖施加小电压时，电子穿过间隙产生电流。电流强度对间隙宽度非常敏感，反相关。
7P：x和y压电控制器使探针以光栅图案在样品表面来回移动。如果探针保持稳定的高度，隧穿电流会剧烈波动，当探针通过表面原子等凸起时，电流会增加，而当探针穿过原子之间的间隙时，电流会降至零。也就是说探针随着‘地形’变化移动。垂直移动探头

Oli~

0922 10:07
主题：介绍显微镜的进化
P1：引入话题，指出当代科学主要的研究之一是比可见光波长还小的物体，但是缺乏工具和方法
举例生物学家研究蛋白质/DNA的单个分子/物质学家研究晶体原子尺度的flaw——但是这样微小的世界都只能通过cumbersome/destructive的办法（比如显微镜和x光来实现），需要一个像光学显微镜那样简单和直接的工具

P2：提出一系列新的显微镜如何实现simple&direct
新的显微镜设备可以描绘原子和分子的形状、电、磁和力学性质甚至在更高分辨率下发现温度变化，不需要去modify样本本身或者将其放在更加具有危害性和高辐射的环境下（只是工具更高级了）——总结，这个成就看起来很不可思议，毕竟一百年前德国科学家已经描述了所有显微镜的一个基础性的限制：diffraction模糊了很多细小的细节（所以很难做到弥补这个局限）

P3：具体讲新型显微镜的特征和发展过程和主要人物
新的显微镜以扫描穿透scan+tunnel为特征，还因此发明家GB HR还受到了诺贝尔奖——因为毫不费力地克服了上述百年前科学家提出的局限。他们做的实验最早的理论是1956年描述的，AOK提出显微镜需要通过一个小孔来shine，直接照亮screen前的一个物体，传播的光会通过样本或通过hole反射回来，被记录被扫描。因此这种情况下分辨率只会被小孔的大小所限制，不会被光的波长限制。理论上这个装置可以制作超级高清的图片，包含一切微小细节。

P4：OK的局限和新的解决方案（从1956-1972）
OK意识到这种技术在定位和移动物体中缺乏必须的精准性。但是通过诉诸长波辐射，EA大学的学者吸纳了OK的策略，去绕过科学家提出的barrier，通过aperture pass radiation，扫描在前面的物体，以150的清晰度记录

P5：讲EA大学的办法的意义
这次，控制样本位置和移动的精确性可以被保障，同年，RDY也成功从三个维度操纵物体，以很准确的办法，P这个研究办法可以改变size slightly，为发展打开了一条路，1981年是scanning near-field的一个例子。

P6：具体讲P control的机制
讲aperture是什么，顶端很完善，包含只有一个atom，可以测量多宽的，P control通过操控顶端，很复杂的tip机制）电流强度和gap宽度的紧密关系。

P7：继续说p control，意义是什么
坐标轴xyz各自有不同的作用，从平面到立体，xyz control各自发挥什么作用
reflection：更侧重STM，发现都是围绕STM（前身-到它本身的机制和作用）

参考某层逻辑简图：

P1: 介绍背景---小于可见光波长的物体是现代科学研究的重点，一直以来观测的方法都比较笨重，比如通过电子显微镜或是X光衍射

P2: 历史难题---一个新的显微镜家族打开了新世界，尽管百年前Abbe曾说过显微镜的天花板：因为衍射的影响，所有通过镜片对焦的显微镜都看不到小于射线波长一半的物体

P3: STM理论基础--- STM发明者得了诺奖，但是其实原理早在1956年就已经提出：小孔照射，接收反射光线完成绘图；与波长无关，至于孔的大小有关，所以可以打破Abbe barrier

P4: STM前身1--- EA用微波照了张大小为（看到了）百分之几波长的照片，打破了Abbe barrier

P5: STM前身2---RDY用压电材料做出了可以在微观世界控制位置和运动的机制

P6: STM原理1---这种显微镜的”孔“是极细的钨探针，细到顶端只有一个原子那么大，探测时将探针针头尽可能贴近样本，近到针尖原子的电子云都能跟样本发生重叠，然后来回扫描

P7: STM原理2---除了水平运动，它还会垂直运动，这样就能保证电压稳定

结构手法：

介绍背景--->介绍STM的理论基础和实验基础--->介绍STM

意图/态度：

向读者介绍STM的由来和原理

Kacerlotte

146. 显微镜STM

逻辑简图：

P1: 介绍背景---小于可见光波长的物体是现代科学研究的重点，一直以来观测的方法都比较笨重，比如通过电子显微镜或是X光衍射

P2: 历史难题---一个新的显微镜家族打开了新世界，尽管百年前Abbe曾说过显微镜的天花板：因为衍射的影响，所有通过镜片对焦的显微镜都看不到小于射线波长一半的物体

P3: STM理论基础--- STM发明者得了诺奖，但是其实原理早在1956年就已经提出：小孔照射，接收反射光线完成绘图；与波长无关，至于孔的大小有关，所以可以打破Abbe barrier

P4: STM前身1--- EA用微波照了张大小为（看到了）百分之几波长的照片，打破了Abbe barrier

P5: STM前身2---RDY用压电材料做出了可以在微观世界控制位置和运动的机制

P6: STM原理1---这种显微镜的”孔“是极细的钨探针，细到顶端只有一个原子那么大，探测时将探针针头尽可能贴近样本，近到针尖原子的电子云都能跟样本发生重叠，然后来回扫描

P7: STM原理2---除了水平运动，它还会垂直运动，这样就能保证电压稳定

结构手法：

介绍背景--->介绍STM的理论基础和实验基础--->介绍STM

意图/态度：

向读者介绍STM的由来和原理

sevensevenseven

146

xiaochaoren

146.显微镜

文章结构：介绍背景->介绍新的发明，提出一个限制->介绍新的发明如何克服限制->提出新的问题->解决新的问题，发明出STM->阐述STM如何解决以上问题->继续阐述STM工作原理

1. 背景介绍：比可见光波长还小的物体是当代科学与技术的支柱。列举三个领域的实例。这个微小的世界只能被繁琐的，有时具有毁灭性的方式看到，比如微型复制或者X射线，超过了像光显微镜这样简单直接的的工具的范畴。
2. 介绍新的发明，提出之前的限制：新的显微镜带来直接的观察。这个设备可以在更高精度上绘制原子和分子的形状，电磁和机械性能，甚至温度变化的分辨率比之前都高，不需要更改样本或者把它暴露在有害的高能辐射下。这个成就看起来是难以置信的，毕竟，100年前，德国物理学家A说了个根本的限制：衍射模糊了小于一半波长的细节。
3. 介绍新的发明如何克服限制：这个新的显微镜克服了EA提出的难题。1956年这个原理被首次描述。O随后提出一种显微镜，光可以照过一个在屏幕上的小洞，照亮屏幕前的物体。穿过样本或者通过小洞反射回来的光会被记录成被来回扫描的样本。O指出这种”扫描近景显微镜“的精度只会被洞的大小所限制，而不是被光的波长。原理上来说，这个设备可以制作细节小于一般波长的高清图片。
4. 提出新的问题：O认为能够根据所需精度定位或者移动一个物体的科技不存在。【但是】，为了解决长波辐射，EA使用了O的策略来解决A困难，描述实验结果。
5. 解决新的问题，发明出STM：所以根据所需精度定位或者移动一个物体的科技已经存在了。描述DY成功的实验：以大约1纳米（十亿分之一米）的精确度成功操控了三维物体。他依赖于当通过的电压变化时，其尺寸能够发生轻微改变的压电陶瓷材料。压电晶体为STM的发展开辟了道路。
6. 描述STM如何解决以上问题。
7. 继续说明STM工作原理。

diffraction 衍射
specimen 样本
opaque 玻璃、液体等）不透明的，不透光的；难懂的
circumvent 规避

Chloeeery

P1：微观世界是现代科技的重要部分，但是像x射线之类的技术有危害性
P2:  研究出了一种新的显微镜，STM 扫描轨道显微镜
P3：讲述STM的原理， 只受小孔大小的限制，与光的波长无关，所以可以观察小于半个波长的细节
P4，5: 举例如何运用STM
P6，7: 描述操作方法

NWUZS

146
P1小于可见光波长的物体已经是当代主要的科学科技研究对象＋举例
P2新的显微镜可以描绘原子和分子的形状电流磁力以及机能甚至更高熔点的温度变化，但是需要重塑标本或者将其置于有高破坏性的放射激光中 A说其限制就是衍射会模糊小于射线波长一半的细节
P3获得诺奖的GB和HR解决了A壁垒，1956原理初次被描绘出来 O指出现在扫描像素仅会被洞口的尺寸影响而不是光线的波长
P4O承认现在还没有根据精准需求放置移动观察物体的技术，EA避免了A壁垒，通过一定的方法扫描物体并记录下来分辨率为x的图像
P5疑难变得可行 同年RDY在三维空间以一纳米精度操控物体，依赖于p材料 压电控制技术为近场显微镜开辟了道路，即STM
P6-7详细介绍stm运行原理

kangyaojiu

P1:可见光之下更小的物品十分多。以前的生物研究单细胞，材料科学研究晶体的原子核，微生物学研究原子。以前的方法是用电子显微镜和X光，都太笨重了。光学显微镜可以看到微小的细胞
P2：新的一种显微镜开创了直接观测的领域。可以观测到原子分子的范畴，还可以看清分子机械结构和温度变化，而且不会破坏样本。看样子不大可能。100年前，德国物理学家EA提出了显微镜的基础限制，给予棱镜对光线辐射的强化：衍射模糊了一半的辐射细节。
P3：新的显微镜运用了扫描管道技术。原理是光线穿过小孔，将物体展现在屏幕上。管线将样本传播回小孔得到前面后面的样子。这个扫描显微镜受限于小孔的大小而不是光线的波长。这个设备可以观测更小的细节。
P4：O认为科学理论不以需求的预测而转移。但是通过长波辐射，EA接受了O的策略来规避A门槛。他让微波通过小孔，扫描物体得到150微量两百倍的波长。
P5：控制样本位置运动的方法需要超越光学显微镜的解决方案。同时A成功地测出了物体在3d下的纳米精度。他依靠p材料轻微改变了物体大小。p控制开创了一种方法发展大型扫描显微镜STM。
P6：STM的孔隙很小，只能通拿一个原子核和分子。两纳米的宽度。具体讲STM怎么运作。
P7:xy控制让探测针在样本表面穿梭。如果探测到持续高压，电流会剧烈波动。反馈出电流变化为变量z，z移动探测针来稳定电流。

好难··