اسکیننگ پروب مائکروسکوپ کے منفرد فوائد
جب تاریخ 1980 کی دہائی تک تیار ہوئی، ایک نیا سطحی تجزیہ کرنے والا آلہ سکیننگ پروب مائکروسکوپ (STM) پیدا ہوا، جو طبیعیات پر مبنی تھا اور بہت سی جدید ٹیکنالوجیز کے ساتھ مربوط تھا۔ STM میں نہ صرف ایک اعلی مقامی ریزولیوشن ہے (افقی سمت میں O.1nm تک، لیکن عمودی سمت میں O.01nm سے بہتر)، یہ براہ راست مادے کی سطح پر جوہری ڈھانچے کا مشاہدہ کر سکتا ہے، بلکہ ایٹموں اور مالیکیولوں کو بھی توڑ سکتا ہے، اس طرح فطرت پر انسانی موضوعی مرضی مسلط کرنا۔ یہ کہا جا سکتا ہے کہ سکیننگ پروب مائکروسکوپ انسانی آنکھوں اور ہاتھوں کی توسیع اور انسانی عقل کی کرسٹلائزیشن ہے۔
اسکیننگ پروب مائکروسکوپ کا کام کرنے والا اصول خوردبین یا میسوسکوپک رینج میں مختلف جسمانی خصوصیات پر مبنی ہے، اور ان کے درمیان تعامل کا پتہ لگانے والے مادے کی سطح کے اوپر ایٹم لکیریٹی کے ساتھ الٹرا فائن پروب کو اسکین کرکے معلوم کیا جاتا ہے، تاکہ سطح کو حاصل کیا جاسکے۔ مطالعہ شدہ مادہ کی خصوصیات SPM کی مختلف اقسام کے درمیان بنیادی فرق ان کی سوئی کی نوک کی خصوصیات اور سوئی کے نوک کے نمونوں کے متعلقہ تعامل کے طریقوں میں ہے۔
کام کرنے کا اصول کوانٹم میکانکس میں سرنگ کے اصول سے آتا ہے۔ اس کا بنیادی حصہ سوئی کی نوک ہے جو نمونے کی سطح پر اسکین کر سکتا ہے، نمونے کے ساتھ ایک خاص تعصب وولٹیج رکھتا ہے، اور اس کا قطر ایٹم پیمانہ ہے۔ کیونکہ الیکٹران ٹنلنگ کا امکان رکاوٹ V(r) کی چوڑائی کے ساتھ ایک منفی کفایتی تعلق رکھتا ہے، جب سوئی کی نوک اور نمونے کے درمیان فاصلہ بہت قریب ہوتا ہے، تو ان کے درمیان کی رکاوٹ بہت پتلی ہوجاتی ہے، اور الیکٹران کے بادل ہر ایک کو اوورلیپ کرتے ہیں۔ دوسرے جب سوئی کی نوک اور نمونے کے درمیان وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے، تو الیکٹران کو سرنگ کے اثر کے ذریعے سوئی کی نوک سے نمونے میں یا نمونے سے سوئی کی نوک تک منتقل کیا جا سکتا ہے، جس سے سرنگ کا کرنٹ بنتا ہے۔ سوئی کی نوک اور نمونے کے درمیان ٹنل کرنٹ کی تبدیلی کو ریکارڈ کر کے نمونے کی سطح کی شکل کی معلومات حاصل کی جا سکتی ہے۔
دیگر سطحی تجزیہ ٹیکنالوجیز کے مقابلے میں، SPM کے منفرد فوائد ہیں:
(1) اس کی جوہری سطح پر اعلیٰ قرارداد ہے۔ نمونے کی سطح کے متوازی اور کھڑے سمت میں STM کی ریزولیوشن بالترتیب 0.1nm اور 0.01nm تک پہنچ سکتی ہے، تاکہ ایک ایٹم کو الگ کیا جا سکے۔
(2) حقیقی خلا میں سطح کی سہ جہتی تصویر کو حقیقی وقت میں حاصل کیا جا سکتا ہے، جس کا استعمال سطح کے ڈھانچے کا دورانیہ کے ساتھ یا اس کے بغیر مطالعہ کیا جا سکتا ہے، اور اس مشاہدے کو سطح کے پھیلاؤ جیسے متحرک عمل کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ .
(3) انفرادی امیج یا پوری سطح کی اوسط خصوصیات کے بجائے ایک ایٹم پرت کی مقامی سطح کی ساخت کا مشاہدہ کیا جا سکتا ہے، لہذا سطح کے نقائص، سطح کی تعمیر نو، سطح کے جذب کرنے والوں کی شکل اور پوزیشن، اور سطح کی تعمیر نو کی وجہ سے جذب کرنے والے عناصر براہ راست مشاہدہ کیا جا سکتا ہے.
(4) یہ مختلف ماحول جیسے ویکیوم، ماحول، عام درجہ حرارت وغیرہ میں کام کر سکتا ہے، اور یہاں تک کہ نمونے کو پانی اور دیگر محلولوں میں ڈبویا جا سکتا ہے، بغیر نمونے کی تیاری کی خصوصی ٹیکنالوجی، اور پتہ لگانے کے عمل سے نمونے کو کوئی نقصان نہیں ہوتا۔ . یہ خصوصیات حیاتیاتی نمونوں کا مطالعہ کرنے اور مختلف تجرباتی حالات کے تحت نمونوں کی سطح کا جائزہ لینے کے لیے خاص طور پر موزوں ہیں، جیسے کہ متضاد کیٹلیٹک میکانزم، سپر کنڈکٹنگ میکانزم، الیکٹرو کیمیکل ری ایکشن کے دوران الیکٹروڈ سطح کی تبدیلیوں کی نگرانی وغیرہ۔
(5) اسکیننگ ٹنلنگ سپیکٹروسکوپی (STS) کے ذریعے، سطح کے الیکٹرانک ڈھانچے کے بارے میں معلومات حاصل کی جا سکتی ہیں، جیسے کہ سطح کی مختلف سطحوں پر ریاستوں کی کثافت، سطحی الیکٹران ٹریپ، سطح کی رکاوٹ کی تبدیلی اور توانائی کے خلاء کا ڈھانچہ۔ .
