"अवलोकन टनलिंग सूक्ष्मदर्शी यंत्र": अवतरणों में अंतर

आणुविक स्तर पर सतहों को देखने के लिये '''अवलोकन टनलिंग सूक्ष्मदर्शी यंत्र''' (अंगरेजी में= Scanning Tunneling Microscope(STM)) एक शक्तिशाली तकनीक है। सन १९८१ में [[गर्ड बिन्निग]] और [[हैन्रिक रोह्रर]] ([[आई बी एम]] [[ज़्यूरिख़]]) ने इसका आविष्कार किया जिसके लिये सन १९८६ में इन्हे [[भौतिकी]] का [[नोबेल पुरस्कार]] दिया गया।<ref name="Binnig"> G. Binnig, H. Rohrer “अवलोकन टनलिंग सूक्ष्मदर्शी यंत्र” आई बी एम जर्नल ऑफ रिसर्च एन्ड डेवलपमेन्ट '''30''',4 (1986) पुनः प्रकाशित 44,½ Jan/Mar (2000)</ref> यह यंत्र टनलिंग धारा के मापन के आधार पर पदार्थ के [[अवस्था घनत्व]] को परखता है। यह 0.1 [[नैनो]]मीटर की चौडाई और 0.01 नैनोमीटर की गहराई तक यह देख सकता है।<ref name="Bai">C. Bai ''अवलोकन टनलिंग सूक्ष्मदर्शी यंत्र और उसके प्रयोग'' Springer Verlag, 2nd edition, New York (1999)</ref> यह यंत्र ना सिर्फ अति-निर्वात परिस्तिथियों में, बल्कि खुली हवा तथा द्रव एवं गैस के वातावरण में भी काम कर सकता है। साथ ही लगभग शून्य [[केल्विन]] से लेकर कुछ सौ डिग्री सेल्सिअस तापमान तक यह काम कर सकता है।<ref name="Chen">C. Julian Chen ''अवलोकन टनलिंग सूक्ष्मदर्शी यंत्र पर भूमिका'(1993)</ref>.

[[प्रमात्रा टनलिंग|<span title="Quantum Tunneling">टनलिंग</span>]] सिद्धांत का जन्म [[प्रमात्रा यांत्रिकी|<span title="Quantum Mechanics">प्रमात्रा यांत्रिकी</span>]] से होता है। [[उदात्त यांत्रिकी|<span title="Classical Mechanics">उदात्त यांत्रिकी</span>]] के तहत, यदि एक वस्तु एक दिवार से भिडेटकराए तो वह भिडकरटकराकर गिर जाता है, पार नही जा पाती। जैसे गेन्दगेंद को दिवारदीवार के दुसरेदूसरी तरफ खडे दोस्त की ओर फेकेंफैंकें, तो बेहद आश्चर्य होगा यदि गेंद दिवारदीवार के आर-पार हो जाये। परंतु ऐसा ही होता है बहुत ही कम [[द्रव्यमान|<span title="mass">द्रव्यमान</span>]] के वस्तु, जैसे कि [[इलेक्ट्रॉन]], के साथ। ऐसे वस्तु तरंग नूमानुमा होते हैं, इसलिये एक सुरंग (या टनल) सी बन जाती है, और इस वस्तु के आर-पार होने की ''सम्भावना'' बढबढ़ जाती है।<ref name="Chen"/>

नोक को नमूने के समीप लाया जाता है, ताकि यह दूरी तकरीबन 4-7 [[ऐंगस्ट्रॉम|Ǻ]] हो, जो आकर्षक (3 से 10Ǻ तक) और विकर्षक (3Ǻ से कम) दूरियों के बीच सन्तुलन की स्थिति होती है।<ref name="Chen"/> टनल (या प्रमात्रा सुरंग) के बनने के बाद्बाद, [[पैजो़विद्युत]] [[अंतरक|<span title="transduction">अंतरक</span>]] की सहायता से नोक को ३ दिशाओं में घुमाया जाता है। नोक के पास की सतह के अवस्था के घनत्व के बदलाव से टनल धारा में परिवर्तन आता है। इसके चालन के दो प्रकार हैं - या तो धारा को स्थिरांक रखा जाये, या नोक की दूरी को स्थिरांक रखा जाये।<ref name="Chen"/>

स्थिरांक धारा प्रणाली में पैजो़विद्युत की सहायता से दूरी का नियन्त्र किया जाता है ताकि धारा में बदलाव ना आये।<ref name="Oura">K. Oura, V. G. Lifshits, A. A. Saranin, A. V. Zotov, and M. Katayama ''सतह विज्ञानः भूमिका'' Springer-Verlag Berlin (2003)</ref><ref name="Bonnell">D. A. Bonnell and B. D. Huey “अवलोकन अन्वेषिका सूक्ष्मदर्शी यंत्र के मूल सिद्धांत” पुस्तकः ''अवलोकन अन्वेषिका सूक्ष्मदर्शी यंत्र और वर्णक्रम मापन: सिद्धांत, तकनीक और प्रयोग'' 2nd edition Ed. By D. A. Bonnell Wiley-VCH, Inc. New York (2001)</ref> स्थिरांक दूरी प्रणाली का फायदा यह है कि यह ज्यादा सम्वेदनशील होता है, क्योंकि इसमें स्थिरांक धारा प्रणाली की तुलना में पैजो़विद्युत दूरी नियंत्रणको नियंत्रित नही करना पडता।

एक और उपयोग है नोक के सहारे सतह को बदलने का। इसका फायदा यह है कि सतह को पहले नोक से अत्यन्त ही सूक्ष्म स्तर पर बदला जा सकता है, और फिर उसी नोक नेसे सतह को परखा जा सकता है।

[[आई बी एम]] के वैज्ञानिकों ने [[जेनन]] अणुओं से [[अधिशोषण|<span title="adsorb">अधिशोषित</span>]] [[निकेल]]<ref name="Bai"/> के सतह का प्रयोग किया है [[अश्मलेखन|<span title="lithography">अश्मलेखन</span>]] के लिये, जो [[इलेक्ट्रॉन किरण अश्मलेखन|<span title="electron beam lithography">इलेक्ट्रॉन किरण अश्मलेखन</span>]] से बहतरबेहतर है।

हाल के अनुसंधान में पाया गया है कि अवलोकन टनलिंग सूक्ष्मदर्शी यंत्र की सहायता से अणुविकाओं के अन्दर एकल बन्ध को बदला जा सकता है। आणुविक स्तर पर ऐसे [[वैद्युत प्रतिरोध|<span title="electric resistance">वैद्युत प्रतिरोधन</span>]] का प्रयोग एक स्विट्चस्विच के रूप में हो सकता है, जो अति सूक्ष्म [[मैक्रोप्रोसेसर चीपचिप|<span title="Microprocessor chip">चीपचिप</span>]] को बनाने में किया जा सकता है।