เทคนิคการเร่งความเร็วสำหรับกล้องจุลทรรศน์
ในประวัติศาสตร์ของการพัฒนาเครื่องมือสมัยใหม่ เทคโนโลยีจุลภาคได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วอย่างต่อเนื่องตามความก้าวหน้าของเทคโนโลยีของมนุษย์ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการพัฒนาวัสดุยังถูกผลักดันไปสู่โลกใบเล็กที่ไม่เคยมีมาก่อนด้วยการประดิษฐ์เทคโนโลยีจุลทรรศน์ใหม่ๆ กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมสามารถนำไปใช้ในการวิจัยหลากหลายสาขา รวมถึงวัสดุโพลีเมอร์ วัสดุออปโตอิเล็กทรอนิกส์ วัสดุนาโน วัสดุชีวภาพ ฯลฯ นอกจากนี้ โพรบของมันยังทำหน้าที่เป็นเครื่องมือในการจัดการกับอะตอมหรือโมเลกุลบนพื้นผิว ทำให้มีพื้นที่กว้างขึ้นสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และ จินตนาการ.
ตามรายงาน Keith Schwab นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Cornell ได้ใช้วิธีการวัดในนาโนอิเล็กทรอนิกส์เพื่อสร้างกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกน ซึ่งสามารถจับภาพอะตอมแต่ละอะตอมบนพื้นผิวได้ ความเร็วของมันเร็วกว่ากล้องจุลทรรศน์ที่มีอยู่อย่างน้อย 100 เท่า กล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกนสามารถใช้ความสามารถของอุโมงค์ควอนตัมหรืออิเล็กตรอนในการสำรวจสิ่งกีดขวางผ่านอุโมงค์เพื่อวัดระยะห่างระหว่างเครื่องตรวจจับเข็มและพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
นักวิจัยได้เพิ่มแหล่งกำเนิดคลื่น RF เพิ่มเติมและป้อนคลื่นเข้าไปในกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกนผ่านเครือข่ายธรรมดา พวกเขาพบว่าสามารถตรวจจับความต้านทานของทางแยกอุโมงค์ได้โดยใช้ลักษณะการสะท้อนของคลื่นไปยังแหล่งกำเนิดคลื่น เทคโนโลยีนี้เรียกว่าเทคโนโลยีรีเฟลกโตมิเตอร์ ซึ่งใช้สายเคเบิลมาตรฐานเป็นช่องสัญญาณความถี่สูงและไม่ช้าลงเนื่องจากข้อจำกัดด้านความจุของสายเคเบิล และใช้แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยกับตัวอย่าง โดยขยับเครื่องตรวจจับเพียงไม่กี่อังสตรอมเหนือพื้นผิวของตัวอย่าง
ควรสังเกตว่ากล้องจุลทรรศน์อุโมงค์สแกนในอุดมคติสามารถรวบรวมข้อมูลด้วยความเร็วเดียวกับการขุดอุโมงค์อิเล็กตรอนด้วยอัตราสูงถึง 1,000 เมกะเฮิรตซ์หรือแบนด์วิดท์ 1 พันล้านรอบต่อวินาที อย่างไรก็ตาม กล้องจุลทรรศน์อุโมงค์สแกนทั่วไปถูกจำกัดด้วยความจุของสายเคเบิลวงจรอ่านหรือการจัดเก็บพลังงาน และความเร็วของกล้องจุลทรรศน์จะช้าเป็นพิเศษ ประมาณ 1 kHz หรือน้อยกว่านั้นด้วยซ้ำ
เป็นที่น่าสังเกตว่าผู้เชี่ยวชาญได้ชี้ให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้มีศักยภาพในการผลิตเทอร์โมมิเตอร์ระดับอะตอมด้วย เราเชื่อมั่นอย่างยิ่งว่าในอีก 10 ปีข้างหน้า จะมีกล้องจุลทรรศน์อุโมงค์สแกน RF จำนวนมากที่ผู้คนสามารถใช้เพื่อทำการทดลองที่ยอดเยี่ยมต่างๆ ได้ การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมทำให้ชุมชนวิทยาศาสตร์มีความสามารถในการวิเคราะห์ที่ไม่เคยมีมาก่อน ทำให้การตรวจจับและจัดการอะตอมและโมเลกุลบนพื้นผิววัสดุไม่เป็นเพียงความฝันอีกต่อไป
