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2025-09-03 11:24:02掃描隧道顯微鏡
掃描隧道顯微鏡(STM)是一種利用量子隧道效應(yīng)探測物質(zhì)表面微觀結(jié)構(gòu)的精密儀器。它通過極細(xì)的探針在樣品表面掃描,利用針尖與樣品間的微弱隧道電流來反映樣品表面的形貌、電子態(tài)密度等信息。STM具有極高的分辨率,可達(dá)原子級別,適用于研究金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等多種材料的表面結(jié)構(gòu)。此外,STM還能在低溫、強(qiáng)磁場等極端條件下工作,為材料科學(xué)、納米技術(shù)等領(lǐng)域的研究提供了強(qiáng)有力的工具。

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2021-11-30 14:37:52掃描隧道顯微鏡在化學(xué)中的應(yīng)用
許多化學(xué)反應(yīng)是在電極表面進(jìn)行的,了解這些反應(yīng)過程,研究反應(yīng)的動力學(xué)問題是化學(xué)家們長期研究的題目。吸附物質(zhì)將于表面形成吸附層,吸附層的原子分子結(jié)構(gòu),分子間相互作用是研究表面化學(xué)反應(yīng)的前提與基礎(chǔ)。在超高真空環(huán)境下,科學(xué)家們使用蒸發(fā)或升華的方法將氣態(tài)分子或原子吸附在基底(一般為金屬或半導(dǎo)體)上,再研究其結(jié)構(gòu)。在溶液中,原子分子將自動吸附于電極表面。在電位的控制下,吸附層的結(jié)構(gòu)將有不同的變化。此種變化本身與反應(yīng)的熱力學(xué)與動力學(xué)過程有關(guān),由此可以研究不同種類物質(zhì)的相互作用及反應(yīng)。電化學(xué)掃描隧道顯微鏡 在這一領(lǐng)域的研究中已有很好的成果。例如:硫酸是重要的化工原料,硫酸在活性金屬表面(如銠、鉑等)上的吸附一直是表面化學(xué)和催化化學(xué)中的研究熱點。盡管有關(guān)硫酸吸附的研究報告已有很多,但是其在電極表面的吸附是否有序,結(jié)構(gòu)如何,表面催化變化過程,硫酸根離子與溶液中水分子的相互作用,水分子在硫酸的吸附結(jié)構(gòu)形成中的作用等,長期沒有明確結(jié)論。利用電化學(xué)掃描隧道顯微鏡,我們在溶液中原位研究了這一體系的吸附及結(jié)構(gòu)變化過程。研究發(fā)現(xiàn),硫酸根離子在Rh(111)以及Pt(111)等表面與水分子共同吸附,水分子與硫酸根離子通過氫鍵結(jié)合形成有序結(jié)構(gòu)?;趯嶒灲Y(jié)果,我們提出了硫酸根離子與水分子菜吸附的理論并給出了模型。利用電位控制表面吸附分子是電化學(xué)掃描隧道顯微鏡 在化學(xué)研究中的又一成功應(yīng)用范例。利用此技術(shù),可以控制表面吸附分子在材料表面的結(jié)構(gòu)及位向等。例如控制分子與基底平行的取向變?yōu)榕c基體垂直的取向。這種取向變化完全可逆,且只受電位影響,其行為類似于原子分子開關(guān)。這一研究為原子分子器件的發(fā)展提供了新的途徑。光電反應(yīng)是涉及到生物、化學(xué)、環(huán)境、電子等眾多學(xué)科的一類常見的重要化學(xué)反應(yīng),利用電化學(xué)掃描隧道顯微鏡 可以跟蹤監(jiān)視光電化學(xué)反應(yīng)過程,研究反應(yīng)物分解與轉(zhuǎn)化的微觀機(jī)制,如分子吸附層結(jié)構(gòu),分子間的相互作用,分子分解,以及生成物的結(jié)構(gòu)等?,F(xiàn)已受到眾多領(lǐng)域?qū)W者的重視。總之,用掃描隧道顯微鏡 技術(shù)研究表面化學(xué)反應(yīng)已獲得了許多成功,并展現(xiàn)了極具魅力的廣闊前景。在未來的研究中,肯定會有更多的實驗結(jié)果問世。
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