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比可见光波长小的物体是同时期科技的重要内容。生物学家研究蛋白质或者DNA的单分子；材料学家测试水晶的原子缺陷；微电子工程师设置只有几个原子薄的循环模式。直到最近这个微观世界只能通过笨重的，毁灭性的方式比如电子显微镜和X光。这提出了通过任何想光学显微镜一样简单而直接的仪器研究的想法。
一类新型显微镜将这些理想变为现实。这些设备可以勾勒出原子和分子形状，磁场和机械特性和温度变化，相比于以前有了更高的清晰度，不需要调整标本或者将其暴露在危险、高能的射线中。这个成就看起来像不太可能达到的。100年以前，德国物理学家和透镜制造家EA讲述了任何显微镜的基础限制，即其依赖多个透镜聚光或者其他放射源：昏暗的细节会比一半波长的放射源更小。
隧道扫描电镜，GB和HR发明的并获得了1986年诺奖，克服了EA提出的障碍。1956年首次提出了它的原理。那一年，O学者提出一个显微镜可以让光通过一个再透明屏幕上的小洞闪烁，照亮屏幕前的一个物体。传导到标本上或者反射回小洞的光会被记录作为往后扫描或者往前扫描的样本。O学者指出这种方法就像一个扫描显微镜只会被洞的大小所限制而不会被光的波长限制。通过这个设备的原理可以做出超解析图片，即细节小于一半波长的图片。
O学者意识到这项技术可以让定位及移动物体有以前从未实现过的精度。通过运用长波放射源，然而，EAsh学者1972年用O学者的方法克服了EA的障碍。他将微波放射源用一种三厘米波长通过了一个针孔大小的aperture并扫描一个物体，记录其精度为150个微粒在百分之一二的波长下的图像。
从那时起，控制样本位置和移动方法的精度就超过了传统光学显微镜的精度。同年RD学者成功测出了一个三维物体，在纳米级别精度下。他依靠一种Pc材料，可以在改变的电流通过它的时候轻微改变。对P的控制打开了对于1981年一种扫描显微镜，即扫描隧道显微镜，又称STM的发展道路。
在STM中aperture是一个小探针，针头很小，可能只有单个原子并且探测两个纳米宽度。P控制操纵这个探针接触标本表面，靠得很近所以探针头的原子电子云和标本最近的原子回相互覆盖。当一个小v加到针头上，电子隧道会穿过间隙，产生一个小隧道电流。这个电流的强度对间隙的宽度很敏感。间隙宽度缩小1纳米，它可能缩小十倍。
X和Y的P控制来回移动探针穿过标本表面，它的平行轨迹会被一个纳米的分离而分开。如果探针维持在一个稳定的高度，隧道电流会快速波动，随着探头穿过原子表面增加，穿过原子间缝隙则降到零，相比于地势学的探头上下移动。一个反馈会感知隧道电流的变滑及加到第三者Z上的v的变滑。Z的P会垂直移动探针以稳定维持电流。
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发表于 2022-10-28 19:22:14
