Taramalı Tünelleme Mikroskobu (STM), nanoteknolojide atomik çözünürlükte görüntüleme yapabilen en hassas araçlardan biridir. STM'nin çalışma prensibi, bir metal ucun örnek yüzeyine atomik mesafelerde yaklaştırılması ve aradaki boşluktan elektronların 'tünelleme' yapmasıdır. Tünelleme akımı (), uç ile yüzey arasındaki mesafe () ile ilişkisine sahiptir. Buna göre, mesafedeki çok küçük bir değişimin akımda devasa bir değişikliğe yol açmasının temel fiziksel nedeni nedir?
Şıklar
Elektronların klasik olarak boşluktaki potansiyel engelini aşacak enerjiye sahip olması.
Boşluktaki dalga fonksiyonunun genliğinin, mesafe ile üstel (eksponansiyel) olarak sönümlenmesi.
Uç ile yüzey arasındaki elektriksel direncin Ohm kanununa göre lineer değişmesi.
Heisenberg belirsizlik ilkesinin, elektronun konumunu tam olarak belirlemesi sonucu tünellemenin durması.
Yüzeydeki atomların termal titreşimlerinin, elektronları karşı tarafa mekanik olarak itmesi.
Çözüm Açıklaması
Kuantum tünelleme olayında, parçacığın dalga fonksiyonu potansiyel engel (boşluk) içinde üstel olarak azalır. Tünelleme olasılığı ve dolayısıyla akım, bu dalga fonksiyonunun karesine bağlıdır. Mesafedeki () angstrom seviyesindeki değişimler, üstel terim nedeniyle akımda büyük (logaritmik) farklar yaratır, bu da cihazın dikey hassasiyetini sağlar.
Video Çözüm
AI ile video çözüm oluştur
İnteraktif Çözüm
Adım adım, sesli ve animasyonlu çözüm. Quiz ile kendini test et!