يُعتبر الميكروسكوب النفقي الماسح أول ميكروسكوب في هذه الفئة من ميكروسكوبات المسبار الماسح والذي قد اخترع في العام 1981 بواسطة عالمين ألمانيين هما «جيرد بنينغ»  Gerd Binning و«هينريتش روهرر» Heinrich Rohrer، واللذان كانا يعملان بمعامل شركة آي بي إم IBM الكائنة بمدينة زيورخ السويسرية، والذان تقاسما في العام 1986 جائزة نوبل في الفيزياء الممنوحة لهما عن هذا الاختراع العبقري.

– فكرة العمل

يقوم هذا النوع من ميكروسكوبات المسبار الماسح بأداء «مهمته الاستكشافية»، من خلال إبرة رفيعة حادة تمر على ذرات سطح عينة المادة المراد تعيين خواصها. وهذه الإبرة (المسبار) الرفيعة الحادة، المتصلة بذراع كابولي الجهاز، يتم تصنيعها من فلز التنجستن أو فلز البلاتين. ويُشترط في هذه الذرة، أن تستجيب للإجهادات الميكانيكية الناشئة المؤثرة في ذرات العينة عند ملامسة الإبرة لها، في توليد جهد كهربي بين الذرة الأحادية وذرات سطح مادة العينة.

وتقوم الإبرة «بجس» كل ذرة من الذرات الموجودة على سطح العينة، وذلك من خلال رحلتها المسحية التي تسير فيها الإبرة ببطء على خطوط وهمية مستقيمة ومتوازية، يتباعد بعضها عن بعض بمسافات متدنية الصغر، بحيث لا تزيد على قطر الذرة الواحدة. وخلال هذه الرحلة المسحية تمر الإبرة على السطح صعودا وهبوطا عند المرور، لضمان ثبات شدة التيار الكهربي عند قيمة ثابتة، مما يؤدي إلى تمكن الإبرة، في رحلتها، من المحافظة على تساوي المسافات البينية الفاصلة بين خطوط الشبكة الوهمية.

وتجدر الإشارة هنا إلى أنه عند اقتراب تلك الإبرة الحادة المصنعة من مواد فلزية ذات موصلية جيدة للكهرباء – كالتنجستن أو البلاتين – بالقرب من سطح مادة موصلة – مادة العينة – فإنه يتولد تيار يُعرف باسم التيار النفقي Tunneling Current، ينشأ معه فرق في الجهد الكهربي بين مادة الإبرة وسطح مادة العينة.

مواضيع ذات صلة

The mean free path

Collisions between molecules

The specific heats of gases

Atomic processes

حساسات أنابيب الكربون النانوية

المحفزات النانوية

الطرق المستخدمة في الطلاء النانوي

مواد الطلاء النانوية واستخداماتها

تطبيقات الاسلاك النانوية

ماهي الاسلاك النانوية

الأسلاك النانوية

تصنيف المتراكبات النانوية وتطبيقاتها