นาโนเทคโนโลยีเบื่องต้น http://jirapong.siam2web.com/

  

     Scanning tunneling microscope(STM) 

             เครื่องมือ STM เป็นเครื่องมือที่ใช้ในทางวิทยาศาสตร์ระดับนาโนโดยเฉพาะ เป็นเครื่องมือที่มีปลายแหลมขนาดประมาณหนึ่งอะตอมเท่านั้นที่ใช้สำหรับตรวจวัดพื้นผิว โดยปลายแหลมจะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่มีประจุเพียงเล็กน้อย ทำงานโดยการใช้ความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าบังคับปลายแหลมในระดับนาโนนี้ให้เคลื่อนที่ โดยการลากผ่านไปบนพื้นผิวของวัตถุที่เป็นโลหะนำไฟฟ้า  เพื่อตรวจวัดคุณสมบัติเชิงไฟฟ้าของโครงสร้างที่เป็นโลหะนั้น  โดยอุปกรณ์นี้มีพื้นฐานการตรวจวัดพื้นผิวมาจากกระบวนการลอดผ่านได้(tunneling) ของอิเล็กตรอนระหว่างพื้นผิวและปลายแหลมของเครื่อง STM  

     หลักการทำงานของเครื่อง STM คือ เมื่อลากปลายแหลมผ่านพื้นที่ผิวของโครงสร้าง เครื่อง STM จะทำหน้าที่ตรวจวัดกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านปลายแหลมกับพื้นผิวระดับนาโนแล้วส่งสัญญาณไฟฟ้ากลับไปเพื่อประมวลผ่านเครื่องคอมพิวเตอร์  แล้วสร้างเป็นภาพโครงสร้างระดับนาโนของพื้นผิวนั้นออกมาได้  และเครื่อง STM บางแบบในปัจจุบัน ได้มีการพัฒนาโดยที่สามารถตรวจวัดลักษณะโครงสร้างพื้นฐาน  และความสามารถในการนำไฟฟ้าภายในโครงสร้างนาโนได้อีกด้วย

 (Root) 20091220_53574.jpg

 

              การนำเครื่อง STM มาใช้งานทางด้านวิทยาศาสตร์ระดับนาโน  สามารแบ่งลักษณะการนำมาใช้แบ่งออกได้เป็น   2 วิธี ได้แก่ 

 

       1.การสแกนภาพอะตอม(atom imagine mode)วิธีการนี้เป็นการใช้ปลายแหลมของเครื่อง STM ที่เล็กมากในระดับอะตอมในการสแกนไปบนพื้นผิวของวัตถุโลหะที่มีอะตอมวางอยุ่  ซ่งพื้นผิวนั้นก็จะถูกปล่อยกระแสไฟฟ้าให้ไหลผ่านเพื่อที่จะตรวจสอบลักษณะของพื้นผิว  การสแกนจเริ่มต้นจากการกำหนดตำแหน่งบนพื้นผิวตัวอย่างว่าจะทำการสแกนบริเวณใด จากนั้นกำหนดขนาดพื้นที่ที่จะทำการสแกน  ซึ่งถ้าเป็นพื้นที่ขนาดเล็กก็จะได้รายละเอียดสูงกว่าพื้นที่ที่มีขนาดใหญ่ การบังคับปลายเข็มทำได้โดยการใช้ความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าในการกระตุ้นผลึกเซรามิกส์ที่ยึดติดกับปลายเข็มให้มีการหดหรือคลายตัว 

       2.การเคลื่อนย้ายอะตอม(atom manipulation mode) วิธีนี้จะใช้ปลายแหลมในการหยิกหรือจับอะตอมและทำการเคลื่อนย้ายไปวาง ณ ตำแหน่งที่ต้องการ ซึ่งกระบวนการของการเคลื่อนย้ายอะตอมนี้  สามารถทำได้โดยการใช้สนามไฟฟ้าระหว่างปลายแหลมและพื้นผิวตัวอย่าง โดยเมื่อปลายแหลมเคลื่อนที่มาอยู่ในตำแหน่งเหนืออะตอมที่เหมาะสม ที่สามารถทำการหยิบจับอะตอมที่อยู่บนพื้นผิวที่อยู่ในสนามไฟฟ้าอยู่แล้ว จะทำกำแพงที่ขวางความสามารถในการไหลของกระแสไฟฟ้าทั้งจากปลายและจากอะตอมนั้นถูกลดลง แต่ขณะเดียวกันความสามารถในการไหล ณ บริเวณปลายแหลมจะมีพลังงานที่ต่ำกว่าบริเวณของอะตอมมาก จึงทำให้อะตอมถูกส่งผ่านไปยังปลายแหลมได้โดยง่าย จึงสามารถทำให้หยิบหรือจับอะตอมได้ และหลังจากนั้นเมื่อต้องการวางอะตอมลงไป ณ จุดที่กำหนดไว้ ก็สามารถทำได้โดยการถ่างกระแสไฟฟ้าที่ปลายแหลม จะทำให้ความสามารถในการไหลที่บริเวณฝั่งพื้นผิวอะตอมมีพลังงานต่ำกว่าส่วนปลายแหลม จึงทำให้อะตอมที่ถูกจับไว้โดยปลายแหลมนั้นถูกส่งผ่านกลับสู่พื้นผิวตัวอย่างได้

 (Root) 20091220_53551.jpg 

การใช้ปลายเข็มของเครื่อง STM จัดวางอะตอม

 










 


















































































































































































 

Advertising Zone    Close

Online: 3 Visits: 21,042 Today: 8 PageView/Month: 85

ด้วยความปราถนาดีจาก "สยามทูเว็บดอทคอม" และเพื่อป้องกันการเปิดเว็บไซต์เพื่อหลอกลวงขายของ โปรดตรวจสอบร้านค้าให้แน่ใจก่อนตัดสินใจซื้อของทุกครั้งนะคะ    อ่านเพิ่มเติม ...