|
[[File:Atomic resolution Au100.JPG|thumb|Immagine di ricostruzione su una superficie di [[oro]][[indice di Miller|(100)]] puro.]]
{{Avvisounicode}}
[[File:Selfassembly Organic Semiconductor Trixler LMU.jpg|thumb|Immagine STM di catene [[chimica supramolecolare|supramolecolari]] [[auto-assemblaggio|auto-assemblate]] del [[semiconduttore organico]] [[quinacridone]] su [[grafite]].]]
[[File:Atomic resolution Au100.JPG|250px|thumb|Immagine di ricostruzione su una superficie di [[oro]][[indice di Miller|(111)]] puro.]]
Il '''microscopio a effetto tunnel''' (STM, dall'inglese '''''Scanning Tunneling Microscope''''') è un potente[[Microscopia a scansione di sonda|microscopio a scansione di sonda]] per lo studio delle [[Superficie (fisica)|superfici]] a livello atomico. Il suo sviluppo nel 1981 fruttò ai suoi inventori, [[Gerd Binnig]] e [[Heinrich Rohrer]], entrambi impiegati all'[[IBM]] di Zurigo, il [[Premio Nobel per la Fisica]] nel 1986.<ref name="Binnig">{{cita pubblicazione| autore = G. Binnig| coautore = H. Rohrer| titolo = Scanning tunneling microscopy| url = https://archive.org/details/sim_ibm-journal-of-research-and-development_1986-01_30_1/page/4| rivista = IBM Journal of Research and Development| volume = 30|p=4| anno = 1986| lingua = en}}</ref><ref>{{cita web| url = https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/press.html| titolo = Press release for the 1986 Nobel Prize in physics| accesso=28 marzo 2010| lingua = en| data=15 ottobre 1986| anno = 1986| mese = ottobre}}</ref> Per un STM è considerata buona una risoluzione laterale di 1 [[Ångström|Å]] (0,1 nm) e una risoluzione in profondità di 0,1 Å (0,01 nm).<ref name="Bai">{{cita libro| autore = Chunli Bai| titolo = Scanning tunneling microscopy and its applications| editore = Springer Verlag| città = New York| anno = 2000| url = http://books.google.com/books?id=3Q08jRmmtrkC&pg=PA345| isbn = 3-540-65715-0| accesso=28 marzo 2010| lingua = en}}</ref> Con questa risoluzione, i singoli atomi possono essere osservati e manipolati.
[[File:Selfassembly Organic Semiconductor Trixler LMU.jpg|250px|thumb|Immagine STM di catene [[chimica supramolecolare|supramolecolari]] [[auto-assemblaggio|auto-assemblate]] del [[semiconduttore organico]] [[quinacridone]] su [[grafite]].]]
Un '''microscopio a effetto tunnel''' (STM) è un potente strumento per il rilevamento di superfici a livello atomico. Il suo sviluppo nel 1981 fruttò ai suoi inventori, [[Gerd Binnig]] e [[Heinrich Rohrer]] (all'[[IBM]] di Zurigo), il [[Premio Nobel per la Fisica]] nel 1986.<ref name="Binnig">{{cita pubblicazione
| autore = G. Binnig
| coautore = H. Rohrer
| titolo = Scanning tunneling microscopy
| rivista = IBM Journal of Research and Development
| volume = 30
| pagina = 4
| anno = 1986
| accesso = 28-03-2010
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}}</ref><ref>{{cita web
| url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/press.html
| titolo = Press release for the 1986 Nobel Prize in physics
| accesso = 28-03-2010
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| data = 15-10-1986
| anno = 1986
| mese = ottobre
}}</ref> Per un STM è considerata buona una risoluzione laterale di 0.1 nm e una risoluzione in profondità di 0.01 nm.<ref name="Bai">{{cita libro
| autore = Chunli Bai
| titolo = Scanning tunneling microscopy and its applications
| editore = Springer Verlag
| città = New York
| anno = 2000
| url = http://books.google.com/books?id=3Q08jRmmtrkC&pg=PA345
| isbn = 3540657150
| accesso = 28-03-2010
| lingua = en
}}</ref> Con questa risoluzione, i singoli atomi all'interno dei materiali vengono regolarmente ripresi e manipolati. Il STM può essere utilizzato non solo nell'ultra alto vuoto, ma anche nell'aria, nell'acqua e in vari altri liquidi o gas ambienti e a temperature che variano da quasi [[zero assoluto|zero kelvin]] a poche centinaia di gradi Celsius.<ref name="Chen">{{cita libro
| autore = C. Julian Chen
| titolo = Introduction to Scanning Tunneling Microscopy
| anno = 1993
| url = http://www.columbia.edu/~jcc2161/documents/stm_R.pdf
| formato = PDF
| isbn = 0195071506
| editore = Oxford University Press
| accesso = 28-03-2010
| lingua = en
}}</ref>
Il L'STM si basa sul concetto di sull'[[effetto tunnel]]. QuandoGrazie a questo, quando una punta conduttrice è portata molto vicino alla superficie da esaminare, ununa [[tensionedifferenza di polarizzazione|biaspotenziale]] (differenza di tensione) applicatoapplicata tra i due può permetterepermette agli elettroni di realizzare un tunnel attraversoattraversare il vuoto tra di loro. La "corrente di ''tunnelingtunnelling''" che ne risulta èdipende in funzione delladalla posizione della punta, della tensione applicata e della [[densità locale degli stati]] (LDOS, ''Local Density Of States'') del campione.<ref name="Chen"/>{{cita Lelibro|lingua=en|autore=C. informazioniJulian sonoChen|titolo=Introduction acquisiteto monitorandoScanning laTunneling correnteMicroscopy|url=http://www.columbia.edu/~jcc2161/documents/stm_R.pdf|formato=PDF|accesso=28 comemarzo la2010|anno=1993|editore=Oxford posizioneUniversity della punta scansiona l'intera superficie e di solito sono mostrate in forma di immaginePress|isbn=0-19-507150-6|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20100624205213/http://www.columbia.edu/~jcc2161/documents/stm_R.pdf}}</ref> LaMisurando STMla puòcorrente esserenei unadiversi tecnicapunti impegnativa,della insuperficie quantodel puòcampione richiederesi superficiottengono estremamentele stabiliimmagini e pulitetopografiche, punteoltre acuminate,ad ottimoaltre [[isolamentoinformazioni. della vibrazione|controllo delle vibrazioni]] e un'elettronica sofisticata.
L'STM è solitamente utilizzato in condizioni di [[ultra alto vuoto]], ma può anche essere usato in aria, acqua e in vari altri liquidi o gas ambientali. Puó inoltre essere usato a temperature che variano da quasi [[zero assoluto|zero kelvin]] a poche centinaia di gradi Celsius.<ref name="Chen" /> Può essere una tecnica impegnativa, in quanto richiede superfici estremamente stabili e pulite, punte acuminate (idealmente con un apice composto da un solo atomo), ottimo [[isolamento della vibrazione|controllo delle vibrazioni]] e un'elettronica sofisticata.
== Procedura ==
[[File:Stmsample.jpg|thumb|250px|Un'immagine ravvicinata di un semplice microscopio a scansione a effetto tunnel che utilizza unouna stilopunta di platino-iridio.]]
In primo luogo, è applicata una polarizzazione di tensione e la punta viene portata in prossimità del campione con controlli meccanici grossolani (''coarse)'', che vengono disattivati quando la punta e il campione sono sufficientemente vicini. A distanza ravvicinata si usano di solito dei sistemi [[piezoelettricità|piezoelettrici]] per il controllo della posizione nelle tre dimensioni, e si mantiene la separazione punta-campione ''W'' intorno a 4-7 Å, ovvero in posizione di equilibrio tra forze attrattive (3 Å < W < 10 Å) e repulsive (W < 3 Å)<ref name="Chen"/>. In questa situazione, la tensione di polarizzazione causerà il transito di elettroni per [[effetto tunnel]] tra la punta e il campione, creando una corrente che può essere misurata. Una volta che viene stabilito il ''tunnelling'', la polarizzazione e la posizione della punta rispetto al campione possono essere variati (con i dettagli di questa variazione dipendenti dall'esperimento in corso), e si registrano i dati ottenuti dalle variazioni della corrente.
Si possono usare due modalità per ottenere questo risultato. Nella modalità ad altezza costante, si mappa direttamente la variazione di corrente; nella modalità a corrente costante, l'altezza viene modificata dai piezoelettrici per mantenere costante il valore di corrente, con il controllo un sistema elettronico di [[retroazione]], e si realizza una mappa delle variazioni di altezza.<ref name="Chen"/><ref name="Oura">{{cita libro| autore = K. Oura| coautori = V. G. Lifshits; A. A. Saranin; A. V. Zotov; M. Katayama| titolo = Surface science: an introduction| editore = Springer-Verlag| città = Berlino| anno = 2003| url = http://books.google.com/books?id=TTPMbOGqF-YC&pg=PP1| isbn = 3-540-00545-5| accesso=28 marzo 2010| lingua = en}}</ref>
In quest'ultima modalità l'immagine rispecchia una superficie di [[densità di carica]] costante; ciò significa che il contrasto nell'immagine è dovuto alle variazioni di densità della carica.<ref name="Bonnell">{{cita libro| autore = D.A. Bonnell| coautori = B.D. Huey| capitolo = Basic principles of scanning probe microscopy| titolo = Scanning probe microscopy and spectroscopy: Theory, techniques, and applications| url = http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-047124824X.html| edizione = 2| curatore = D.A. Bonnell| editore = Wiley-VCH| città = New York| anno = 2001| mese = gennaio| accesso=28 marzo 2010| lingua = en| isbn = 978-0-471-24824-8}}</ref>
Nella modalità ad altezza costante, la tensione e l'altezza sono entrambe tenute costanti mentre le variazioni di corrente impediscono alla tensione di cambiare; così si genera un'immagine della variazione di corrente sulla superficie che può essere correlata alla densità di carica.<ref name="Bonnell"/> Il vantaggio di utilizzare la modalità ad altezza costante sta nella sua maggiore velocità, dato che i movimenti piezoelettrici richiedono più tempo per registrare il cambiamento nella modalità di corrente costante rispetto alla risposta di tensione in modalità ad altezza costante.<ref name="Bonnell"/>
Le immagini STM sono quindi mappe di una sola grandezza, una [[scala di grigi]], che vengono colorate in un'elaborazione successiva al fine di evidenziare visivamente le caratteristiche importanti.
In primo luogo, è applicato una [[bias|polarizzazione]] di tensione e la punta viene portata in prossimità del campione da parte di alcuni comandi grossolani del tipo "campione a punta", che è disattivata quando la punta e il campione sono sufficientemente vicini. A distanza ravvicinata, ad un controllo preciso della punta in tutte e tre le dimensioni il campione (data la vicinanza) si mostra in genere piezoelettrico, mantenendo la separazione punta-campione W tipicamente nel campo di 4-7 [[Angstrom|Å]], che è la posizione di equilibrio tra interazioni attrattive (3 <W <10Å) e repulsive (W <3Å)<ref name="Chen"/>. In questa situazione, la tensione di polarizzazione causerà il transito di elettroni nel [[effetto tunnel|tunnel]] tra la punta e il campione, creando una corrente che può essere misurata. Una volta che viene stabilito il ''tunneling'', la polarizzazione e la posizione della punta rispetto al campione possono essere essere variati (con i dettagli di questa variazione dipendenti dal test) e i dati vengono ottenuti dalle variazioni conseguenti della corrente.
Oltre alla scansione attraverso il campione, le informazioni sulla struttura elettronica in una data posizione possono essere ottenute variando la tensione e misurando la corrente.<ref name="Bai"/> Questo tipo di misurazione è chiamato [[spettroscopia a effetto tunnel]] (STS, ''Scanning Tunnelling Spectroscopy'') e in genere i risultati vengono visualizzati in un diagramma di [[densità degli stati]] locale in funzione dell'energia all'interno del campione.
Se la punta viene spostata attraverso il campione nel piano x-y, le variazioni in altezza della superficie e nella densità degli stati causa cambiamenti nella corrente che sono mappati in immagini. Questo cambiamento di corrente rispetto alla posizione può essere misurato in sé, così come l'altezza, z, della punta corrispondente ad una corrente costante.<ref name="Chen"/> Queste due modalità sono chiamate rispettivamente ''modalità di altezza costante'' e ''modalità di corrente costante''. Nella modalità di corrente costante, l'elettronica di feedback regola l'altezza per mezzo di una tensione applicata al meccanismo di controllo piezoelettrico dell'altezza.<ref name="Oura">{{cita libro
| autore = K. Oura
| coautori = V. G. Lifshits; A. A. Saranin; A. V. Zotov; M. Katayama
| titolo = Surface science: an introduction
| editore = Springer-Verlag
| città = Berlino
| anno = 2003
| url = http://books.google.com/books?id=TTPMbOGqF-YC&pg=PP1
| isbn = 3540005455
| accesso = 28-03-2010
| lingua = en
}}</ref> Questo porta a una variazione di altezza e quindi l'immagine giunge dalla topografia della punta attraverso il campione fornendo una superficie di densità di carica costante; ciò significa che il contrasto concernente l'immagine è dovuto alle variazioni di densità della carica.<ref name="Bonnell">{{cita libro
| autore = D.A. Bonnell
| coautori = B.D. Huey
| capitolo = Basic principles of scanning probe microscopy
| titolo = Scanning probe microscopy and spectroscopy: Theory, techniques, and applications
| url = http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-047124824X.html
| edizione = 2
| curatore = D.A. Bonnell
| editore = Wiley-VCH
| città = New York
| anno = 2001
| mese = gennaio
| accesso = 28-03-2010
| lingua = en
| id = ISBN 978-0-471-24824-8
}}</ref> Nella ''modalità di altezza costante'', la tensione e l'altezza sono entrambe tenute costanti mentre le variazioni di corrente impediscono alla tensione di cambiare; questo comporta un'immagine fatta di una variazione di corrente sulla superficie che può essere correlata alla densità di carica.<ref name="Bonnell"/> Il vantaggio di utilizzare la ''modalità di altezza costante'' sta nella sua maggiore velocità, dato che i movimenti piezoelettrici richiedono più tempo per registrare il cambiamento nella ''modalità di corrente costante'' rispetto alla risposta di tensione in ''modalità di altezza costante''.<ref name="Bonnell"/> Tutte le immagini prodotte dal STM sono nella scala dei grigi, con colore aggiunto opzionalmente in un'elaborazione successiva al fine di evidenziare visivamente le caratteristiche importanti.
Il vantaggio dell'STM su altre misurazioni della densità degli stati risiede nella sua capacità di effettuare misurazioni estremamente localizzate: per esempio, la densità degli stati in un'area di [[impurezza]] può essere paragonata alla densità degli stati in aree "pulite".<ref name="Pan">{{cita pubblicazione| cognome = Pan| nome = S.H.| coautori = E. W. Hudson; K.M. Lang; H. Eisaki; S. Uchida; J.C. Davis| anno = 2000| rivista = Nature| volume = 403|pp=746-750| doi = 10.1038/35001534| pmid = 10693798| url = https://www.nature.com/nature/journal/v403/n6771/full/403746a0.html| titolo = Imaging the effects of individual zinc impurity atoms on superconductivity in Bi<sub>2</sub>Sr<sub>2</sub>CaCu<sub>2</sub>O<sub>8</sub>+delta| numero = 6771| accesso=28 marzo 2010| lingua = en}}</ref>
Oltre alla scansione attraverso il campione, le informazioni sulla struttura elettronica in una data posizione nel campione possono essere ottenute dalla tensione rapida e misurando la corrente in un'area specifica.<ref name="Bai"/> Questo tipo di misurazione è chiamato [[spettroscopia a effetto tunnel]] (STS, ''Scanning Tunneling Spectroscopy'') e in genere i risultati vengono visualizati in un diagramma di [[densità degli stati]] locali in funzione dell'energia all'interno del campione. Il vantaggio del STM su altre misurazioni della densità degli stati risiede nella sua capacità di effettuare misurazioni estremamente localizzate: per esempio, la densità degli stati in un'area di [[impurezza]] può essere paragonata alla densità degli stati di gran lunga distante dalle impurità.<ref name="Pan">{{cita pubblicazione
| cognome = Pan
| nome = S.H.
| coautori = E. W. Hudson; K.M. Lang; H. Eisaki; S. Uchida; J.C. Davis
| anno = 2000
| rivista = Nature
| volume = 403
| pagine = 746–750
| doi = 10.1038/35001534
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| titolo = Imaging the effects of individual zinc impurity atoms on superconductivity in Bi<sub>2</sub>Sr<sub>2</sub>CaCu<sub>2</sub>O<sub>8</sub>+delta
| numero = 6771
| accesso = 28-03-2010
| lingua = en
}}</ref>
Con un ''[[framerate]]'' di almeno 1 Hz attiva il cosiddetto video-STM (sono stati raggiunti anche 50 Hz).<ref>{{cita pubblicazione|autore = Georg Schitter|coautori = Marcel J. Rost|anno = 2008|data = 21 gennaio 2009|titolo = Scanning probe microscopy at video-rate|rivista = Materials Today|volume = 11|numero = special issue|pp=40-48|editore = Elsevier|città = UK|issn = 1369-7021|doi = 10.1016/S1369-7021(09)70006-9|url = http://www.materialstoday.com/view/2194/scanning-probe-microscopy-at-videorate/|formato = PDF|accesso = 28 marzo 2010|lingua = en|urlmorto = sì|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20090909035928/http://www.materialstoday.com/view/2194/scanning-probe-microscopy-at-videorate/}}</ref><ref>{{cita pubblicazione| autore = Rostislav V. Lapshin| coautori = Oleg V. Obyedkov| anno = 1993| titolo = Fast-acting piezoactuator and digital feedback loop for scanning tunneling microscopes| rivista = Review of Scientific Instruments| volume = 64| numero = 10| pp = 2883-2887| doi = 10.1063/1.1144377| url = http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#fast1993| formato = PDF| accesso = 28 marzo 2010| lingua = en| dataarchivio = 17 maggio 2019| urlarchivio = https://web.archive.org/web/20190517162600/http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#fast1993| urlmorto = sì}}</ref> Questo può essere utilizzato per scansionare la [[diffusione di materia|diffusione]] di superficie.<ref>{{cita pubblicazione| autore = B.S. Swartzentruber| anno = 1996| titolo = Direct measurement of surface diffusion using atom-tracking scanning tunneling microscopy| url = https://prl.aps.org/abstract/PRL/v76/i3/p459_1| rivista = Physical Review Letters| volume = 76| numero = 3|pp=459-462| doi = 10.1103/PhysRevLett.76.459| pmid = 10061462| accesso=28 marzo 2010| lingua = en}}</ref>
Il ''framerate'' di almeno 1 Hz attiva il cosiddetto Video-STM (fino a 50 Hz è possibile).<ref>{{cita pubblicazione
| autore = Georg Schitter
| coautori = Marcel J. Rost
| anno = 2008
| data = 21-01-2009
| titolo = Scanning probe microscopy at video-rate
| rivista = Materials Today
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| editore = Elsevier
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| accesso = 28-03-2010
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}}</ref><ref>{{cita pubblicazione
| autore = Rostislav V. Lapshin
| coautori = Oleg V. Obyedkov
| anno = 1993
| titolo = Fast-acting piezoactuator and digital feedback loop for scanning tunneling microscopes
| rivista = Review of Scientific Instruments
| volume = 64
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| accesso = 28-03-2010
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}}</ref> Questo può essere utilizzato per scansionare la [[diffusione]] di superficie.<ref>{{cita pubblicazione
| autore = B.S. Swartzentruber
| anno = 1996
| titolo = Direct measurement of surface diffusion using atom-tracking scanning tunneling microscopy
| url = http://prl.aps.org/abstract/PRL/v76/i3/p459_1
| rivista = Physical Review Letters
| volume = 76
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}}</ref>
== Strumentazione ==
[[File:ScanningTunnelingMicroscopeScanning Tunneling Microscope schematic.pngsvg|thumb|300px|rightupright=1.4|Schema di un STM]]
I componenti di un STM includono la punta di scansione, l'altezza controllataun del piezoelettrico e l'analizzatoreposizionatore (''scanner'') con attuatori piezoelettrici per l'altezza e la posizione nel piano x-y, undei controllocontrolli grossolanomeccanici punta-a-campionegrossolani, un sistema di isolamento delle vibrazioni, el'elettronica per controllare il computertutto e per l'interfaccia utente.<ref name="Oura"/>
La [[risoluzione (grafica)|risoluzione]] di un'immagine è limitata dal [[raggio di curvatura]] della punta di scansione del dell'STM. Inoltre, possono verificarsi artefatti dell'immagine se alla fine laLa punta presentaideale duetermina punte, invece checon un unicosolo atomo; ciòche portainteragisce acon unil “''imaging''campione; ain doppia-punta”caso contrario, unacon situazionepunte indeformate cuio entrambe le"doppie punte" che contribuiscono al all''[[Effettoeffetto tunnel|tunneling]]', si trovano artefatti nell'immagine.<ref name="Bai"/> Pertanto è stato necessario sviluppare i processi per fabbricare in modo coerente onde ottenereaffidabile punte acuminate e utilizzabili. Recentemente a tal proposito sono stati utilizzati i [[nanotubi di carbonio]].<ref>{{cita pubblicazione
| nome = A.
| cognome = Pasquini
| coautori = Picotto G.B.; Pisani M.
| doi = 10.1016/j.sna.2005.02.036
| titolo = STM carbon nanotube tips fabrication for critical dimension measurements
| url =
| anno = 2005
| rivista = Sensors and Actuators A: Physical
| volume = 123-124
| pagine = 655-659
| accesso = 28-03-2010
| lingua = en
| id = ISSN 0924-4247
}}</ref>
La punta è spesso fatta di [[tungsteno]] o di platino-iridio, sebbene sia utilizzato anche l'[[oro]].<ref name="Bai"/> Le punte di tungsteno sono solitamente formate tramite incisione [[elettrochimica e]], le punte di platino-iridio tramite taglio meccanico.<ref name="Bai"/> Recentemente sono stati utilizzati anche i [[nanotubi di carbonio]].<ref>{{cita pubblicazione| nome = A.| cognome = Pasquini| coautori = Picotto G.B.; Pisani M.| doi = 10.1016/j.sna.2005.02.036| titolo = STM carbon nanotube tips fabrication for critical dimension measurements| anno = 2005| rivista = Sensors and Actuators A: Physical| volume = 123-124|pp=655-659| accesso=28 marzo 2010| lingua = en| id = ISSN 0924-4247}}</ref>
A causa della dell'estrema sensibilità della corrente di ''tunnelingtunnelling'' in rapporto all'altezza, è indispensabile un appropriato isolamento delle vibrazioni o un corpo di STM estremamente rigido onde ottenere risultati utili. Nel primo STM di Binnig e Rohrer, venne usata la [[levitazione magnetica]] per mantenere il STMmicroscopio esenteisolato da vibrazioni; attualmente vengono spesso utilizzate molle meccaniche o sistemi di [[molla a gas|molle a gas]].<ref name="Chen"/> Inoltre, a volte vengono implementati dei meccanismi per la riduzione delle [[corrente parassita|correnti parassite]].
Il mantenimento della posizione della punta rispetto al campione, la scansione del campione e l'acquisizione dei dati sono controllati dal computer.<ref name="Oura"/> Il computer può essere utilizzato anche per [[Elaborazione digitale delle immagini|elaborare le immagini]]<ref>{{cita pubblicazione| autore = R.V. Lapshin| anno = 1995| titolo = Analytical model for the approximation of hysteresis loop and its application to the scanning tunneling microscope| rivista = Review of Scientific Instruments| volume = 66| numero = 9| pp = 4718-4730| doi = 10.1063/1.1145314| url = http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#analytical1995| formato = PDF| accesso = 28 marzo 2010| lingua = en| dataarchivio = 17 maggio 2019| urlarchivio = https://web.archive.org/web/20190517162600/http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#analytical1995| urlmorto = sì}}([http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#analytical1995 Russian translation] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190517162600/http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#analytical1995 |date=17 maggio 2019 }} is available).</ref><ref>{{cita pubblicazione| autore = R.V. Lapshin| anno = 2007| titolo = Automatic drift elimination in probe microscope images based on techniques of counter-scanning and topography feature recognition| rivista = Measurement Science and Technology| volume = 18| numero = 3| pp = 907-927| doi = 10.1088/0957-0233/18/3/046| url = http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#automatic2007| formato = PDF| accesso = 28 marzo 2010| lingua = en| dataarchivio = 17 maggio 2019| urlarchivio = https://web.archive.org/web/20190517162600/http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#automatic2007| urlmorto = sì}}</ref> e per la rappresentazione di misure quantitative.<ref>{{cita pubblicazione| autore = R.V. Lapshin| anno = 2004| titolo = Feature-oriented scanning methodology for probe microscopy and nanotechnology| rivista = Nanotechnology| volume = 15| numero = 9| pp = 1135-1151| doi = 10.1088/0957-4484/15/9/006| url = http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#feature2004| formato = PDF| accesso = 28 marzo 2010| lingua = en| dataarchivio = 17 maggio 2019| urlarchivio = https://web.archive.org/web/20190517162600/http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#feature2004| urlmorto = sì}}</ref>
Il mantenimento della posizione della punta rispetto al campione, la scansione del campione e l'acquisizione dei dati sono controllati dal computer.<ref name="Oura"/> Il computer può essere utilizzato anche per migliorare l'immagine con l'aiuto di un'[[Elaborazione digitale delle immagini|elaborazione delle immagini]]<ref>{{cita pubblicazione
| autore = R.V. Lapshin
| anno = 1995
| titolo = Analytical model for the approximation of hysteresis loop and its application to the scanning tunneling microscope
| rivista = Review of Scientific Instruments
| volume = 66
| numero = 9
| pagine = 4718–4730
| doi = 10.1063/1.1145314
| url = http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#analytical1995
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| accesso = 28-03-2010
| lingua = en
}}([http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#analytical1995 Russian translation] is available).</ref><ref>{{cita pubblicazione
| autore = R.V. Lapshin
| anno = 2007
| titolo = Automatic drift elimination in probe microscope images based on techniques of counter-scanning and topography feature recognition
| rivista = Measurement Science and Technology
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| lingua = en
}}</ref> e la rappresentazione di misure quantitative.<ref>{{cita pubblicazione
| autore = R.V. Lapshin
| anno=2004
| titolo = Feature-oriented scanning methodology for probe microscopy and nanotechnology
| rivista = Nanotechnology
| volume = 15
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| pagine = 1135–1151
| doi = 10.1088/0957-4484/15/9/006
| url = http://www.nanoworld.org/homepages/lapshin/publications.htm#feature2004
| formato = PDF
| accesso = 28-03-2010
| lingua = en
}}</ref>
== AltriVarianti studie relativialtri alusi dell'STM ==
[[File:Cens nanomanipulation3d Trixler.jpg|thumb|250px|right|Nanomanipolazione per mezzo del STM di un [[monostrato auto-assemblato]] di un [[semiconduttore organico]] (qui: le molecole di PTCDA) sullasu [[grafite]], dovecon cui è stato scritto il logo del [[Center for NanoScience]] (CeNS), [[Università Ludwig Maximilian|LMU]].]]
Molte altre tecniche di microscopia sono state sviluppate sulla base del dell'STM. Queste comprendono la [[microscopia a scansione di fotoni]] (pStm) che utilizza una punta ottica per il [[effetto tunnel|tunnelling]] di [[Fotone|fotoni]];<ref name="Bai"/> la potenziometria a effetto tunnel (STP, ''Scanning TunnelingTunnelling Potentiometry''), la quale misura il [[potenziale elettrico]] attraverso una superficie;<ref name="Bai"/> la [[microscopia a effetto tunnel cona rotazionespin polarizzatapolarizzato]] (SPSTM, ''Spin Polarized Scanning TunnelingTunnelling Microscopy)'', la quale usa una punta [[ferromagnetismo|ferromagnetica]] per il [[effetto tunnel|tunnelling]] degli elettroni apolarizzati rotazionein polarizzata[[spin]] dentroin un campione magnetico,<ref name="Wiesendanger">{{cita pubblicazione| autore = R. Wiesendanger| coautori = I.V. Shvets; D. Bürgler; G. Tarrach; H.-J. Güntherodt; J.M.D. Coey| titolo = Recent advances in spin-polarized scanning tunneling microscopy| url = https://archive.org/details/sim_ultramicroscopy_1992-07_42-44/page/338| rivista = Ultramicroscopy| volume = 42-44| anno = 1992|p=338| doi = 10.1016/0304-3991(92)90289-V| lingua = en}}</ref> e la [[microscopia a forza atomica]] (AFM, ''Atomic Force Microscopy''), in cui viene misurata la [[forza]] dell'interazione tra la punta ed il campione.
| autore = R. Wiesendanger
| coautori = I.V. Shvets; D. Bürgler; G. Tarrach; H.-J. Güntherodt; J.M.D. Coey
| titolo = Recent advances in spin-polarized scanning tunneling microscopy
| rivista = Ultramicroscopy
| volume = 42-44
| anno = 1992
| pagina = 338
| doi = 10.1016/0304-3991(92)90289-V
| lingua = en
}}</ref> e la [[microscopia a forza atomica]] (AFM, ''Atomic Force Microscopy''), in cui viene misurata la [[forza]] causata dalla interazione tra la punta ed il campione.
AltriIn metodialtri delesperimenti con STM coinvolgonosi usa la manipolazione della punta al fine diper modificare la topografia del campione. Questo èpermette interessante per diverse ragioni. In primodi luogousare il STM ha un sistema di posizionamento preciso a livello atomico chedell'STM, e quindi consente una manipolazione su scala atomica molto accurata. Inoltre, dopo che la superficie è modificata tramite la punta, diventaè semplice rappresentarerealizzare l'immagine con lalo stessastesso punta, senza cambiare strumentoSTM. I ricercatori dell'[[IBM]] hanno sviluppato un modo per manipolare gli atomi di [[xeno]] assorbiti[[adsorbimento|adsorbiti]] sopra una superficie di [[nichel]].<ref name="Bai"/> Questa tecnica è stata utilizzata per creare "recinti" (''corrals'') di [[elettrone|elettroni]] con un piccolo numero di atomi adsorbiti che permetteha al STMpermesso di essere usato per osservare le [[oscillazioni di Friedel]] degli elettroni sulla superficie del materiale. Oltre a modificare la superficie effettiva del campione, si può anche utilizzare il STM per il [[effetto tunnel|tunneling]] di elettroni in uno strato di [[photoresist]] ''E-Beam'' su un campione, in modo da ottenere una [[Litografia (elettronica)|litografia]]. Questo ha il vantaggio di offrire un maggiore controllo dell'esposizione rispetto alla [[litografia a fascio di elettroni]] tradizionale. Un'altra applicazione pratica del STM è la deposizione atomica di metalli (Au, Ag, W, ecc.) con qualsiasi modello (pre-programmato) desiderato, che possono essere utilizzati come contatti di nanodispositivi o come nanodispositivi stessi.
Oltre a modificare la superficie effettiva del campione, si può anche utilizzare l'STM per esporre con elettroni uno strato di [[resist]] depositato sul campione, in modo da ottenere una [[Litografia (elettronica)|litografia]]. Questo ha il vantaggio di offrire un maggiore controllo dell'esposizione rispetto alla [[litografia a fascio di elettroni]] tradizionale.
Recentemente dei gruppi si sono dimostrati idonei a poter utilizzare la punta del STM per ruotare i singoli legami all'interno di singole molecole. La [[resistenza elettrica]] della molecola dipende dall'orientazione del legame, talché la molecola diventa effettivamente un interruttore molecolare.
Un'altra applicazione pratica dell'STM è la deposizione atomica di metalli (ad esempio oro, argento, tungsteno) secondo il disegno desiderato, che possono essere utilizzati come contatti di nanodispositivi o come nanodispositivi stessi.
Recentemente è stata dimostrata la possibilità di utilizzare la punta dell'STM per ruotare i [[legame chimico|legami]] all'interno di singole molecole. La [[resistenza elettrica]] della molecola dipende dall'orientazione del legame, cosicché la molecola diventa effettivamente un [[interruttore molecolare]].
== Principio di funzionamento ==
Il L'[[effetto tunnel|tunneling]] è un concetto di funzionamento che nascespiegato dalla [[meccanica quantistica]]. Classicamente, un oggetto che colpisce una barriera impenetrabile non vi passerà attraverso. Al contrario, gli oggetti con una [[reame quantico|massa molto piccola]], come gliGli [[elettrone|elettroni]], invece, hanno [[Dualismo onda-particella|caratteristiche ondulatorie]] che permettono un tale evento, riferito come ''[[effetto tunnel|tunneling]]''.
Gli elettroni sipossono comportanoessere descritti come fascionde di energia, e''E''. inIn presenza di un potenziale ''U'' (''z)''), (assumendo il caso 1-dimensionaleunidimensionale), i livelli di energia ''E'' e la relativa [[funzione d'onda]] ''ψ''<sub>''n''</sub>(''z'') degli elettroni sono dati dalle soluzioni per ldell'[[equazione di Schrödinger]],
::<math>- \frac{\hbar^2}{2m} \frac{\partial^2\psi_n (z)}{\partial z^2} + U(z) \psi_n (z) = E\psi_n (z) </math>,
dove ''ħ'' è la [[costante ridotta di Planck ridotta]], ''z'' la posizione e ''m'' la massa di un elettrone<ref name="Chen"/>. Se un elettrone di energia ''E'' è incidente su una barriera di energia di altezza ''U''(''z)''), la [[funzionesoluzione ddell'onda]]equazione nello spazio dove dell'elettrone'E>U(z)'' è(cioè unanella soluzionepunta delo [[ondanel (fisica)|percorsocampione nel caso dell'STM) è un'onda]], che si propaga. La forma della soluzione è
::<math>\psi_n (z) = \psi_n (0)e^{\pm ikz}</math>,
dove
::<math> k=\frac{\sqrt{2m(E-U(z))}}{\hbar}</math><ref name="Chen" />
All'interno della barriera, dove ''E<U(z)'' (cioè nello spazio tra punta e campione), la funzione d'onda decade, ed è data da
se ''E'' > ''U''(''z''), che è vera per una funzione d'onda all'interno della punta o del campione.<ref name="Chen"/> All'interno di una barriera, come tra punta e campione, ''E'' < ''U''(''z'') in modo che le funzioni d'onda che la soddisfano siano onde di decadimento,
::<math>\psi_n (z) = \psi_n (0)e^{\pm -\kappa z}</math>,
dove
::<math> \kappa = \frac{\sqrt{2m(U-E)}}{\hbar}</math>
quantifica il decadimento dell'onda dentro la barriera, conassumendo lal'elettrone barrieraproveniente nelladalla direzione +''+z'' per <math> -\kappa </math><ref name="Chen"/>.
La conoscenza della funzione d'onda permette di calcolare la densità della probabilità per tale elettrone di essere trovato in qualche posizione. Nel caso del [[effetto tunnel|tunnelling]], con le funzioni d'onda del campione e la punta che si sovrappongono comecosì che, quando si trovassero sottoapplica una polarizzazione (''bias'')tensione, c'è qualcheuna probabilità finita di trovare l'elettrone nella regione della barriera e anche dall'altra parte della barriera.<ref name="Chen"/>
Assumiamo che illa biastensione sia ''V'' e la larghezza della barriera sia ''W''. Questa probabilità, ''P'', che una elettrone per ''z''=0'' (margine sinistro della barriera) puòpossa essere trovato pera ''z''=''W'' (margine destro della barriera) è proporzionale alla funzione d'onda al quadrato,
::<math>P \propto |\psi_n (0)|^2 e^{-2 \kappa W} </math><ref name="Chen"/>.
Se la polarizzazione (''bias'')tensione è piccola, si può lasciareapprossimare ''U'' − ''E'' ≈ ''φMφ<sub>M</sub>'' nell'espressione per ''κ'', dove ''φMφ<sub>M</sub>'', (la [[funzione del lavoro]]), fornisce l'energia minima necessaria per portare un elettrone da un livello occupato, il più alto deldei qualequali è al [[livello di Fermi (per i metalli a ''T''=0 [[kelvin]]), al [[livello deldi vuoto]]. Quando ununa biastensione piccolopiccola ''V'' viene applicatoapplicata al sistema, soltanto gli stati elettronici molto vicini al livello di Fermi, dentroin un intervallo ''eV'' (<ref>il prodotto della carica dell'elettrone per la tensione, non va confusa qui con l'unità di [[elettronvolt]])</ref>, sono eccitati<ref name="Chen"/>. Questi elettroni eccitati possono effettuare il [[effetto tunnel|tunneling]] attraverso la barriera. In altre parole, il tunnelingtunnelling si verifica principalmente con elettroni di energia prossima al livello di Fermi.
Tuttavia, il [[effetto tunnel|tunneling]]tunnelling richiede che vi sia un livello di vuoto della stessa energia quando un elettrone dietro l'altro transita nel tunnelpassa dall'altro lato della barriera. È a causa di questa restrizione che la corrente di tunnelingtunnelling può essere correlata alla densità degli stati riempiti o disponibili del campione. La corrente causata da una tensione applicata ''V'' (assumiamoassumendo che il tunnelingtunnelling si verifica dal campione alla punta) dipende da due fattori: <br />
1) dal numero di elettroni tra EF ed eV nel campione, e<br />
2) dal numero degli elettroni che possiedono stati liberi corrispondenti per attraversare il tunnel dall'altra parte della barriera fino ad arrivare alla punta.<ref name="Chen"/><br />
# dal numero di elettroni tra il livello di Fermi ''E<sub>F</sub>'' ed ''eV'' nel campione
Maggiore è la densità degli stati disponibili più grande è la corrente di [[effetto tunnel|tunneling]]. Quando ''V'' è positivo, gli elettroni nella punta effettuano il tunnelling in stati vuoti del campione; per un bias negativo, gli elettroni effettuano il tunnelling per finire fuori dagli stati occupati nel campione in punta.<ref name="Chen"/>
# dal numero di stati disponibili corrispondenti dall'altra parte della barriera<ref name="Chen"/>
Maggiore è la densità degli stati disponibili più grande è la corrente di tunnelling. Quando ''V'' è positivo, gli elettroni nella punta effettuano il tunnelling in stati vuoti del campione; per una tensione negativa, gli elettroni effettuano il tunnelling per uscire dagli stati occupati nel campione in punta.<ref name="Chen"/>
Matematicamente, questa corrente di tunneling è data da
Matematicamente, questa corrente di tunnelling è data da
::<math> I \propto \sum_{E_f-eV}^{E_f} |\psi_n (0)|^2 e^{-2 \kappa W} </math>.
::<math> I \propto \sum_{E_F-eV}^{E_F} |\psi_n (0)|^2 e^{-2 \kappa W} </math>.
Si può sommare la probabilità delle energie tra ''E''<sub>f</sub> − ''eV'' e ''eV'' per ottenere il numero di stati disponibili in questo intervallo di energia per unità di volume, trovando perciò la densità locale degli stati (LDO, ''Local Density Of States'') prossimi al livello di Fermi.<ref name="Chen"/> La LDOS di una qualche energia ''E'' in un intervallo ''ε'' è data da
Si può sommare la probabilità delle energie tra ''E<sub>F</sub> − eV'' e ''E''<sub>F</sub> per ottenere il numero di stati disponibili in questo intervallo di energia per unità di volume, trovando perciò la [[densità locale degli stati]] (LDOS) prossimi al livello di Fermi.<ref name="Chen"/> La LDOS ad una qualche energia ''E'' in un intervallo ''ε'' è data da
::<math> \rho_s (z,E) = \frac{1}{\varepsilon} \sum_{E- \varepsilon}^{E}|\psi_n (z)|^2 </math>,
e la corrente di tunnelingtunnelling ad una polarizzazione (''biasV'') V è proporzionale alla LDOS prossima al livello di Fermi, che fornisce importanti informazioni riguardo al campione.<ref name="Chen"/>
È auspicabileutile utilizzare la LDOS per esprimere la corrente, perché questo valore non cambia in basecon allele variazioni di volume, contrariamente alla densità della probabilità<ref name="Chen"/>. Perciò la corrente di ''tunneling''tunnelling è data da
::<math> I \propto V \rho_s (0, E_f) e^{-2 \kappa W} </math>
dove ρ<sub>s</sub>(0,''E''<sub>f</sub>) è la LDOS prossima al livello di Fermi del campione di superficie.<ref name="Chen"/> Usando l'equazione (6)precedente, questa corrente può anche essere espressa nei termini della LDOS prossima al livello di Fermi del campione alla superficie della punta,
::<math> I \propto V \rho_s (W, E_f) V </math>
Il termine esponenziale nella (9) è molto significativoimportante in quanto piccole variazioni indella distanza punta-campione ''W'' influenzano notevolmente la corrente di [[effetto tunnel|tunnelling]].: Sevariazioni ladi 1 Ǻ in separazione ècorrispondono diminuitaa variazioni di 1un Ǻ,ordine ladi correntegrandezza crescein corrente (in basedirezione all'ordineinversa: dial grandezza,diminuire della distanza la corrente cresce e viceversa).<ref name="Bonnell" />
Tale approccio falliscenon nelpermette valutaredi calcolare il ''tasso'' mediante il quale glidi elettroni che possono attraversare la barriera. Questo tassovalore pregiudicherebbeincide lasulla corrente di tunnelling, perciòe può essere trattato con la [[regola aurea di Fermi]] con l'appropriato elemento di matrice di tunnelling. [[John Bardeen]] risolse questo problema nel suo studio sulla giunzione metallo-isolante-metallo (MIM).<ref name="Bardeen">{{cita pubblicazione| autore = J. Bardeen| titolo = Tunneling from a many particle point of view| url = https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.6.57| rivista = Phys. Rev. Lett.| volume = 6| numero = 2|pp=57-59| anno = 1961| accesso=28 marzo 2010| lingua = en| doi = 10.1103/PhysRevLett.6.57}}</ref> Egli scoprì che se avesse risolto l'equazione di Schrödinger per ciascun lato della giunzione separatamente per ottenere le funzioni d'onda ''ψ'' e ''χ'' per ciascun [[elettrodo]], avrebbe potuto ottenere la matrice di tunnelling, ''M'', dalla sovrapposizione di queste due funzioni d'onda.<ref name="Chen"/> Questo può essere applicato al STM considerando la punta e il campione come elettrodi, assegnando rispettivamente ''ψ'' e ''χ'' come campione e funzioni d'onda della punta e valutando ''M'' per una certa superficie ''S'' tra gli elettrodi di metallo, con ''z=0'' sulla superficie del campione e ''z=W'' sulla superficie della punta.<ref name="Chen"/>.
| autore = J. Bardeen
| titolo = Tunneling from a many particle point of view
| url = http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.6.57
| rivista = Phys. Rev. Lett.
| volume = 6
| numero = 2
| pagine = 57-59
| anno = 1961
| accesso = 28-03-2010
| lingua = en
| doi = 10.1103/PhysRevLett.6.57
}}</ref> Egli scoprì che se avesse risolto l'equazione di Schrödinger per ciascun lato della giunzione separatamente per ottenere le funzioni d'onda ψ e χ per ciascun elettrodo, avrebbe potuto ottenere la matrice di tunnelling, M, dalla sovrapposizione di queste due funzioni d'onda.<ref name="Chen"/> Questo può essere applicato al STM rendendo gli elettrodi, la punta e il campione, assegnando rispettivamente ψ e χ come campione e funzioni d'onda della punta e valutando M per una certa superficie S tra gli elettrodi di metallo, dove z=0 sulla superficie del campione e z=W nella punta di superficie.<ref name="Chen"/>.
Adesso, laLa [[regola aurea di Fermi]] fornisce il tasso per il [[trasferimento di elettroni]] attraverso la barriera e vienesi scrittascrive
::<math> w = \frac{2 \pi}{\hbar} |M|^2 \delta (E_{\psi} - E_{\chi} ) </math>,
dove ''δ(Eψ-Eχ)'' è una [[delta di Dirac]] e restringe il tunnelingtunnelling in modo che si verificaverifichi solo tra i livelli elettronici con la stessa energia.<ref name="Chen"/> L'elemento di matrice del tunnelling, dato da
::<math> M= \frac{\hbar}{2 \pi} \int_{z=z_0} ( \chi*\frac {\partial \psi}{\partial z}-\psi \frac{\partial \chi*}{\partial z}) dS </math>,
è una descrizione dell'energia più bassa associata all'interazione delle funzioni d'onda in sovrapposizione, altrimenti detta "energia di risonanza".<ref name="Chen"/>{{chiarire}}
SommandoLa corrente infine si trova sommando su tutti gli stati dati la corrente di tunnelingtunnelling come
::<math> I = \frac{4 \pi e}{\hbar}\int_{-\infty}^{+\infty} [f(E_f -eV + \varepsilon) - f(E_f + \varepsilon)] \rho_s (E_f - eV + \varepsilon) \rho_T (E_f + \varepsilon)|M|^2 d \varepsilon </math>,
dove ''f'' è la [[funzionestatistica di Fermi-Dirac|distribuzione di Fermi]], ρ<sub>s</sub> e ρ<sub>T</sub> sono rispettivamente la densità degli stati nel campione e nella punta.<ref name="Chen"/> La funzione di distribuzione di Fermi descrive il riempimento dei livelli di elettroni ad una data temperatura ''T''.
== Prima invenzione ==
Una precedente invenzione, il ''Topografiner'' di R. Young, J. Ward, e F. Scire del [[National Institute of Standards and Technology|NIST]],<ref>{{cita pubblicazione|autore = R. Young|coautori = J. Ward; F. Scire|titolo = The Topografiner: An Instrument for Measuring Surface Topography|url = http://nvl.nist.gov/pub/nistpubs/sp958-lide/214-218.pdf|formato = PDF|rivista = Rev. Sci. Instrum.|volume = 43|p=999|anno = 1972|accesso = 28 marzo 2010|lingua = en|urlmorto = sì|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20100505080402/http://nvl.nist.gov/pub/nistpubs/sp958-lide/214-218.pdf}}</ref> faceva assegnamento sull'emissione di campo. Ad ogni modo, Young è accreditato dal Comitato per il Nobel come la persona che ha compreso l'esistenza della possibilità di ottenere una migliore risoluzione utilizzando l'effetto tunnel.<ref>{{cita news|url = http://nvl.nist.gov/pub/nistpubs/sp958-lide/214-218.pdf|formato = PDF|titolo = The Topografiner: An Instrument for Measuring Surface Microtopography|editore = NIST|accesso = 28 marzo 2010|lingua = en|urlmorto = sì|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20100505080402/http://nvl.nist.gov/pub/nistpubs/sp958-lide/214-218.pdf}}</ref>
Una precedente invenzione similare, il ''Topografiner'' di R. Young, J. Ward, e F. Scire del [[NIST]],<ref>{{cita pubblicazione
| autore = R. Young
| coautori = J. Ward; F. Scire
| titolo = The Topografiner: An Instrument for Measuring Surface Topography
| url = http://nvl.nist.gov/pub/nistpubs/sp958-lide/214-218.pdf
| formato = PDF
| rivista = Rev. Sci. Instrum.
| volume = 43
| pagina = 999
| anno = 1972
| accesso = 28-03-2010
| lingua = en
}}</ref> faceva assegnamento sull'emissione di campo. Ad ogni modo, Young è accreditato dal Comitato per il Nobel come la persona che ha compreso l'esistenza della possibilità di poter ottenere una migliore risoluzione utilizzando l'effetto tunnel.<ref>{{cita news
| url = http://nvl.nist.gov/pub/nistpubs/sp958-lide/214-218.pdf
| formato = PDF
| titolo = The Topografiner: An Instrument for Measuring Surface Microtopography
| editore = NIST
| accesso = 28-03-2010
| lingua = en
}}</ref>
== Note ==
{{<references|2}}/>
== Bibliografia ==
* {{En}} Tersoff, J.: Hamann, D. R.: Theory of the scanning tunneling microscope, [https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.31.805 Physical Review B 31, 1985, p. 805 - 813].
* {{En}} Bardeen, J.: Tunnelling from a many-particle point of view, [https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.6.57 Physical Review Letters 6 (2), 1961, p. 57-59].
* {{En}} Chen, C. J.: Origin of Atomic Resolution on Metal Surfaces in Scanning Tunneling Microscopy, [https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.65.448 Physical Review Letters 65 (4), 1990, p. 448-451]
* {{En}} G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, [https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.50.120 Phys. Rev. Lett. 50, 120 - 123 (1983)]
* {{En}} G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, [https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.49.57 Phys. Rev. Lett. 49, 57 - 61 (1982)]
* {{En}} G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, [https://dx.doi.org/10.1063/1.92999 Appl. Phys. Lett., Vol. 40, Issue 2, pp. 178-180 (1982)]
* {{En}} R. V. Lapshin, Feature-oriented scanning methodology for probe microscopy and nanotechnology, [http://stacks.iop.org/Nano/15/1135 Nanotechnology, volume 15, issue 9, pages 1135-1151, 2004]
* {{En}} D. Fujita and K. Sagisaka, Topical review: Active nanocharacterization of nanofunctional materials by scanning tunneling microscopy [https://dx.doi.org/10.1088/1468-6996/9/1/013003 Sci. Technol. Adv. Mater. 9, 013003(9pp) (2008)] (free download).
* {{cita libro|url=http://books.google.com/books?id=EXae0pjS2vwC&printsec=frontcover|titolo=Scanning probe microscopy and spectroscopy: methods and applications|autore=Roland Wiesendanger|editore=Cambridge University Press|anno=1994|isbn=0-521-42847-5|lingua=en}}
* {{En}} ''Theory of STM and Related Scanning Probe Methods.'' Springer Series in Surface Sciences, Band 3. Springer, Berlin 1998
== Voci correlate ==
* [[Microscopio elettronico]]
* [[Microscopia a effetto tunnel con rotazione polarizzata]]
== Bibliografia ==
* {{En}} Tersoff, J.: Hamann, D. R.: Theory of the scanning tunneling microscope, [http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.31.805 Physical Review B 31, 1985, p. 805 - 813].
* {{En}} Bardeen, J.: Tunnelling from a many-particle point of view, [http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.6.57 Physical Review Letters 6 (2), 1961, p. 57-59].
* {{En}} Chen, C. J.: Origin of Atomic Resolution on Metal Surfaces in Scanning Tunneling Microscopy, [http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.65.448 Physical Review Letters 65 (4), 1990, p. 448-451]
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* {{En}} G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, [http://dx.doi.org/10.1063/1.92999 Appl. Phys. Lett., Vol. 40, Issue 2, pp. 178-180 (1982)]
* {{En}} R. V. Lapshin, Feature-oriented scanning methodology for probe microscopy and nanotechnology, [http://stacks.iop.org/Nano/15/1135 Nanotechnology, volume 15, issue 9, pages 1135-1151, 2004]
* {{En}} D. Fujita and K. Sagisaka, Topical review: Active nanocharacterization of nanofunctional materials by scanning tunneling microscopy [http://dx.doi.org/10.1088/1468-6996/9/1/013003 Sci. Technol. Adv. Mater. 9, 013003(9pp) (2008)] (free download).
* {{En}} {{cita libro|url=http://books.google.com/books?id=EXae0pjS2vwC&printsec=frontcover|titolo=Scanning probe microscopy and spectroscopy: methods and applications|autore=Roland Wiesendanger|editore=Cambridge University Press|year=1994|isbn=0521428475}}
* {{En}} ''Theory of STM and Related Scanning Probe Methods.'' Springer Series in Surface Sciences, Band 3. Springer, Berlin 1998
== Altri progetti ==
<!--{{Wikibooks|The Opensource Handbook of Nanoscience and Nanotechnology}}//-->
{{interprogetto|commons=Category:Scanning tunneling microscope|commons_preposizione=sul}}
== Collegamenti esterni ==
* {{En}} [https://web.archive.org/web/20090604230804/http://www.fz-juelich.de/ibn/microscope_e A microscope is filming a microscope] (Mpeg, AVI movies)
* {{En}} [http://www.nano.geo.uni-muenchen.de/SW/images/zoom.html Zooming into the NanoWorld] (Animation with measured STM images)
* {{En}} [httphttps://www.nobelprize.org/educational_games/physics/microscopes/scanning/index.html NobelPrize.org website about STM], including an interactive STM simulator.
* {{En}}cita [web|url=http://www.mobot.org/jwcross/spm/ |titolo=SPM - Scanning Probe Microscopy Website]|lingua=En|accesso=28 marzo 2010|dataarchivio=10 aprile 2008|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20080410032434/http://www.mobot.org/jwcross/spm/|urlmorto=sì}}
* {{En}}cita [web|url=http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/gallery.html |titolo=STM Image Gallery at IBM Almaden Research Center]|lingua=En|accesso=28 marzo 2010|dataarchivio=13 aprile 2008|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20080413144432/http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/gallery.html|urlmorto=sì}}
* {{En}}cita [web|url=http://www.iap.tuwien.ac.at/www/surface/STM_Gallery/ |titolo=STM Gallery at Vienna University of technology]|lingua=En}}
* {{En}}cita [web|url=http://www.geocities.com/spm_stm/Project.html |titolo=Build a simple STM with a cost of materials less than $100.00 excluding oscilloscope]|lingua=En|accesso=28 marzo 2010|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20140708114448/http://www.geocities.com/spm_stm/Project.html|urlmorto=sì}}
* {{En}}cita [web|url=http://www.nanotimes-corp.com/content/view/22/38/ |titolo=Nanotimes Simulation engine download page]|lingua=En|accesso=28 marzo 2010|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090316065904/http://www.nanotimes-corp.com/content/view/22/38/|urlmorto=sì}}
* {{En}}cita [httpweb|url=https://www.uni-ulm.de/~hhoster/personal/self_assembly.htm |titolo=Structure and Dynamics of Organic Nanostructures discovered by STM]|lingua=En|accesso=3 maggio 2019|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160421174552/http://www.uni-ulm.de/~hhoster/personal/self_assembly.htm|urlmorto=sì}}
* {{En}}cita [httpweb|url=https://www.uni-ulm.de/~hhoster/personal/metal_organic.htm |titolo=Metal organic coordination networks of oligopyridines and Cu on graphite investigated by STM]|lingua=En|accesso=3 maggio 2019|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160611004416/http://www.uni-ulm.de/~hhoster/personal/metal_organic.htm|urlmorto=sì}}
* {{En}}cita [httpweb|url=https://www.uni-ulm.de/~hhoster/personal/surface_alloys.html |titolo=Surface Alloys discovered by STM]|lingua=En|accesso=28 marzo 2010|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20080908024937/http://www.uni-ulm.de/~hhoster/personal/surface_alloys.html|urlmorto=sì}}
* {{En}}cita [httpweb|url=https://molecularmodelingbasics.blogspot.com/2009/09/tunneling-and-stm.html |titolo=Animated illustration of tunneling and STM]|lingua=En}}
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