纳米研究推动新型显微镜技术发展

推动探针显微镜发展的纳米技术
光学显微镜，解析度受到波长影响，因为可见光范围350-700 nm，人的眼睛可以看到的极限大概是毫米(mm)，到了微米尺寸 譬如细胞就必须借助显微镜。但是光学显微镜对纳米世界就显
得无能为力
所以纳米技术推动新的显微镜技术开始蓬勃发展，

像最近发展迅速发展的电子显微镜技术(Electron microscope)，利用电子来代替光线观察物品。还有一种是机械式显微镜，利用探针在物品表面扫描移动，探针和物体表面的交互作用变化来「描述」物体表面，称为扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope)。
常见的扫描探针显微镜有：原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)和扫描穿隧显微镜(Scanning Tunneling Microscope, STM)。

  什么事原子力显微镜：由Binnig等人於1986年所发明的原子力显微镜，其以原子力场作回馈，主要原理系藉由针尖与待测物体表面的原子作用力，使悬臂梁产生微细位移，以测得待测物体表面结构，对导体及绝缘体均有三维空间原子级解像能力，可应用於多种材料表面检测，并能在真空、气体或液体环境中操作。
当原子与原子很接近时，彼此电子云斥力的作用大於原子核与电子云之间的吸引力作用，利用此原子斥力的变化而产生表面结构为接触式原子力显微镜(contact AFM)，探针与试片的距离约数个  ；反之若两原子分开有一定距离时，其电子云斥力的作用小於彼此原子核与电子云之间的吸引力作用，利用此原子引力的变化而产生表面结构为非接触式原子力显微镜(non-contact AFM)，探针与试片的距离约数十到数百 ；亦可将两者改良为间歇接触式（或称为轻敲式( intermittent contact or tapping)原子力显微镜(tapping AFM)）。IBM科学家利用原子力显微镜(AFM)取得单个分子的3D影像。这项技术能像X光机穿透肌肉拍摄骨骼影像般，看透电子云并观察到分子的「原子骨干」，并让科学家建构出直径只有1.4 nm的有机分子五苯(pentacene)的「力图」(force map)。AFM技术让我们「看」到了原子。

  什么是扫描穿隧显微镜，它是一种利用量子力学的穿隧效应探测物质表面结构的显微镜，藉由一支钨金属探针，探针针尖和物质表面通电形成穿隧电流，由於穿隧电流大小严重受物质表面高低影响，如果要保持穿隧电流的稳定，针尖必须紧贴着物质表面随其高低起伏，依此得到物体表面的「地形图」；或是保持针尖的位置，纪录穿隧电流的变化，都可以得到物体表面的影像。

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