اسکیننگ ٹنلنگ الیکٹران مائکروسکوپی ایپلی کیشنز
ٹنلنگ خوردبین کا اصول چالاکی سے فزیکل ٹنلنگ اثر اور ٹنلنگ کرنٹ کو استعمال کرنا ہے۔ دھاتی جسم میں "مفت" الیکٹرانوں کی ایک بڑی تعداد موجود ہے، اور دھاتی جسم میں ان "مفت" الیکٹرانوں کی توانائی کی تقسیم فرمی سطح کے قریب مرکوز ہے، اور فرمی سطح سے زیادہ توانائی کے ساتھ ایک ممکنہ رکاوٹ موجود ہے۔ دھات کی حد لہذا، کلاسیکی طبیعیات کے نقطہ نظر سے، دھات میں "آزاد" الیکٹران، صرف وہی الیکٹران جن کی توانائی باؤنڈری بیریئر سے زیادہ ہے، دھات کے اندر سے باہر کی طرف فرار ہو سکتے ہیں۔ تاہم، کوانٹم میکانکس کے اصولوں کے مطابق، دھاتوں میں آزاد الیکٹران بھی لہر کی خصوصیات رکھتے ہیں، اور جب یہ الیکٹران لہر دھات کی حد تک پھیلتی ہے اور سطح کی رکاوٹ کا سامنا کرتی ہے، تو اس کا کچھ حصہ منتقل ہو جاتا ہے۔ کہنے کا مطلب یہ ہے کہ سطح کے ممکنہ رکاوٹ سے کم توانائی والے کچھ الیکٹران دھات کی سطح کے ممکنہ رکاوٹ کو گھس سکتے ہیں اور دھات کی سطح پر ایک "الیکٹران کلاؤڈ" بنا سکتے ہیں۔ اس اثر کو ٹنلنگ کہتے ہیں۔ لہذا، جب دو دھاتیں ایک دوسرے کے قریب ہوں گی (چند نینو میٹر سے کم)، دو دھاتوں کے الیکٹران بادل ایک دوسرے میں گھس جائیں گے۔ جب ایک مناسب وولٹیج لاگو کیا جاتا ہے، یہاں تک کہ اگر دو دھاتیں واقعی رابطے میں نہیں ہیں، ایک کرنٹ ایک دھات سے دوسری دھات میں بہے گا۔ اس کرنٹ کو ٹنل کرنٹ کہتے ہیں۔
ٹنل کرنٹ اور ٹنل ریزسٹنس ٹنل گیپ میں ہونے والی تبدیلیوں کے لیے بہت حساس ہیں۔ یہاں تک کہ ٹنل گیپ میں 0.01nm کی تبدیلی بھی ٹنل کرنٹ میں اہم تبدیلیوں کا سبب بن سکتی ہے۔
اگر ہموار نمونے کی سطح سے نینو میٹر کے چند دسویں حصے کی اونچائی پر x اور y سمتوں میں سطح کے متوازی اسکین کرنے کے لیے ایک بہت تیز پروب (جیسے ٹنگسٹن سوئی) کا استعمال کیا جاتا ہے، کیونکہ ہر ایٹم کا ایک خاص سائز ہوتا ہے، درمیانی سرنگ کا فاصلہ x اور y کے ساتھ مختلف ہوگا، اور سرنگ کا کرنٹ بھی مختلف ہوگا۔ یہاں تک کہ نینو میٹر کے چند سوویں حصے کی اونچائی کی مختلف حالتیں بھی سرنگوں کے دھاروں میں جھلکتی ہیں۔ سکیننگ پروب کے ساتھ مطابقت پذیر ریکارڈر کا استعمال ٹنلنگ کرنٹ کی تبدیلیوں کو ریکارڈ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، اور ایک سکیننگ ٹنلنگ الیکٹران مائیکروسکوپ امیج حاصل کی جا سکتی ہے جس کی ریزولوشن نینو میٹر کے چند سوویں حصے کے ساتھ ہو۔
