自制STM显微镜看见原子,这个靠谱吗?
smith 2021-4-24极客DIY
中文摘要
隧道扫描显微镜
关键词
显微镜
STM

在国外的网站看到可以自己diy扫描隧道显微镜,可以看见原子!

https://dberard.com/home-built-stm/

这个STM显微镜的结构非常简单,没有用到任何真空设备。由扫描头,减震台,控制电路和放大电路组成,全结构如下:

stm1.webp

扫描头使用陶瓷蜂鸣器做的,被分割成四个象限,背面接着探针

scanner2.jpg

scanning-tip.webp

放在这样一个结构的铝座上

stm-frame.webp


电路系统的原理也很简单,用单片机控制蜂鸣器进行扫描,运放放大隧道电流,ADC转化成数字信号采集

block-diagram-2.png

运放部分的电路:

preamp-schematic1.png

运放电路也不是太复杂,甚至没有用到论坛其他大佬们做的大杀器纳安级的放大电路。


采集到的数据用计算机处理,最后效果让人震惊,真的能够看见一个个原子?

hopg1.png


这个作者还放出了一些其他的图片,效果也是不亚于上百万的仪器拍出的效果的。

au_100nm.png



话说,这个是真的吗,如果是真的,我也想自己实现一个了,毕竟自己亲眼看见原子是多么厉害的一件事情


来自:科创广场 / 极客DIY
1
虎哥
16天2时前
1楼

当然靠谱,关键是那根针,奥林巴斯的也不贵,一顿火锅的钱。

但是由于设备过于简陋,导致那针很容易碰坏,于是可能会开销很多顿火锅钱。

这个实验极有逼格,大概在七八年前似乎流行过这个DIY。国外十多年前曾经流行过一阵子。

赶快开坑吧。

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RodTech
16天1时前
2楼

这个一般不是STM,只是scanning probe,大多是AFM。


看原子要高真空,要真的隧穿工作探头而不是afm探头,就这么桌上一坨是不行的。但是afm已经可以看许多东西了,就不过度贬低了。。。

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RodTech
16天1时前 修改于 16天1时前
3楼

不用真空的ambient AFM性能如下


https://www.parksystems.com/medias/nano-academy/articles/719-ultimate-resolution-of-afm-in-air


楼主转帖的作者用AFM看到的是atomic lattice而不是单个原子,看他作品里也没用能够检出STM信号的功能电路。

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m24h
16天1时前
4楼

按理可行吧 但是

1)针尖:照片的针尖简直是糊弄人

2)平台的预调节和靠近样品很难: 比方说人眼能先靠近到100微米吧 原子尺度算为0.1纳米 再留10的分辨率 综合DAC系统应该具备24位的分辨率 

总之个人做这个其实老早就有所闻(远在这个例子前) 但是真够精度很不容易

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RodTech
16天1时前
5楼
引用m24h发表于4楼的内容
按理可行吧 但是1)针尖:照片的针尖简直是糊弄人2)平台的预调节和靠近样品很难: 比方说人眼能先靠近...

他看HOPG的lattice算是作弊啦,不是在看原子。。。还差一些数量级

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m24h
16天1时前
6楼

如果再改进一下

甚至引入磁避震机构

再加上一级步进马达的位置预驱动

对于有一定创作能力的网友并不难

唯一不好说的就是能干嘛用

知道能干嘛用的人估计也不用这个

但是。。。做成成品卖给有兴趣的朋友玩也不错的

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qwe
15天9时前
7楼

咸鱼垃圾商处常见四位数的AFM,一般没有驱动程序,遗失控制电路的就更便宜,如果驱动好做的话也许可以蹲个玩玩?话说楼主发的那个xyz扫描的基本原理是什么啊,就是直流电信号吗

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该用户不需要名字
15天5时前
8楼

这么简陋可能会调死人哦。真的要看原子,肯定得真空啊,就这个上面全是附着了水分子了,还有空气。

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yuyue3106
14天16时前
9楼

这个是区域成像,并不能代表单个原子的状态

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twz562
14天3时前
10楼

感觉这根针如果粗了,图像可能就被平滑掉了

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