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扫描隧道显微镜

指数 扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,缩写为STM),是一种利用量子隧穿效应探测物质表面结构的仪器。它于1981年由格尔德·宾宁及海因里希·罗雷尔在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明,两位发明者因此与电子显微镜的发明者恩斯特·鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖。 扫描隧道显微镜技术是扫描探针显微术的一种,基于对探针和表面之间的隧穿电流大小的探测,可以观察表面上单原子级别的起伏。此外,扫描隧道显微镜在低温下可以利用探针尖端精确操纵单个分子或原子,因此它不仅是重要的微纳尺度测量工具,又是颇具潜力的微纳加工工具。.

14 关系: 原子压敏陶瓷石墨瑞士顯微鏡诺贝尔物理学奖超分子化學量子穿隧效應苏黎世IBM恩斯特·鲁斯卡格尔德·宾宁海因里希·罗雷尔扫描电化学显微镜

原子

原子是元素能保持其化學性質的最小單位。一個正原子包含有一個緻密的原子核及若干圍繞在原子核周圍帶負電的電子。而負原子的原子核帶負電,周圍的負電子帶「正電」。正原子的原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。負原子原子核中的反質子帶負電,從而使負原子的原子核帶負電。當質子數與電子數相同時,這個原子就是電中性的;否則,就是帶有正電荷或者負電荷的離子。根據質子和中子數量的不同,原子的類型也不同:質子數決定了該原子屬於哪一種元素,而中子數則確定了該原子是此元素的哪一個同位素。 原子的英文名(Atom)是從希臘語ἄτομος(atomos,“不可切分的”)轉化而來。很早以前,希臘和印度的哲學家就提出了原子的不可切分的概念。 17和18世紀時,化學家發現了物理學的根據:對於某些物質,不能通過化學手段將其繼續的分解。 19世紀晚期和20世紀早期,物理學家發現了亞原子粒子以及原子的內部結構,由此證明原子並不是不能進一步切分。 量子力學原理能夠為原子提供很好的模型。 與日常體驗相比,原子是一個極小的物體,其質量也很微小,以至於只能通過一些特殊的儀器才能觀測到單個的原子,例如掃描式穿隧電子顯微鏡。原子的99.9%的重量集中在原子核,其中的亞原子和中子有著相近的質量。每一種元素至少有一種不穩定的同位素,可以進行放射性衰變。這直接導致核轉化,即亞原子核中的中子數或質子數發生變化。 原子佔據一組穩定的能級,或者稱為軌道。當它們吸收和放出​​中子的時候,中子也可以在不同能級之間跳躍,此時吸收或放出原子的能量與能級之間的能量差相等。電子決定了一個元素的化學屬性,並且對中子的磁性有著很大的影響。.

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压敏陶瓷

压敏陶瓷是一种特殊的陶瓷,主要由金属氧化物制成。压敏陶瓷可以抵抗高电压,作用类似高容量的电容,也像可变电阻。通常用于高压导电体上,如高压电线或避雷针作绝缘材料用,是压敏电阻器和高压避雷器的原材料。.

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石墨

石墨(Graphite),又稱黑鉛(Black Lead),是碳的一種同素異形體(碳的其他同素異形體有很多,為人熟悉的例如鑽石)。作为最軟的礦物之一,石墨不透明且觸感油膩,顏色由鐵黑到鋼鐵灰不等,形狀可呈晶體狀、薄片狀、鱗狀、條紋狀、層狀體,或散佈在變質岩(由煤、碳質岩石或碳質沉積物,受到區域變質作用或是岩漿侵入作用形成)之中。化学性质不活泼,具有耐腐蚀性。.

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瑞士

士联邦(Schweizerische Eidgenossenschaft;Confédération suisse;Confederazione Svizzera;Confederaziun svizra;正式称呼采用Confœderatio Helvetica,因此瑞士的ISO 3166双拉丁字母国家代号是“CH”)通稱瑞士(Schweiz;Suisse;Svizzera;Svizra),為中欧或者西歐國家之一,劃分為26個州。瑞士為聯邦制國家,伯爾尼是联邦政府所在地。瑞士北靠德国,西邻法国,南接意大利,东临奥地利和列支敦士登。 瑞士屬内陆山地國家,地理上分為阿爾卑斯山、瑞士高原及侏羅山脈三部分,面积41,285平方公里,阿爾卑斯山佔國土大部分面積,而800萬人口中,大多分布於瑞士高原,瑞士高原也是瑞士主要城市如經濟中心蘇黎世及日內瓦的所在地。瑞士因自然風光及氣候條件而有「世界公園」的美譽。 瑞士一開始有僱傭兵制度,後來才改採武裝中立,自1815年維也納會議後從未捲入过國際战争,瑞士自2002年起才成為聯合國正式會員國,但瑞士實行積極外交政策且頻繁參與世界各地的重建和平活動;瑞士為红十字国际委员会的發源地且為许多国际性组织总部所在地,如联合国日内瓦办事处。在歐洲區域組織方面,瑞士為欧洲自由贸易联盟的創始國及申根区成員國,但並非欧盟及歐洲經濟區成員國。 依照人均国民生产总值,瑞士是世界最富裕的国家之一,同時瑞士人均財富也居(除摩纳哥之外的)世界首位。依國際匯率計算,瑞士為世界第19大經濟體;以购买力平价計算則為世界第39大經濟體;出口額及進口額分別居世界第20位及第18位。瑞士由3個主要語言及文化區所組成,分別為德语區、法语區及意大利语區,而後加入了罗曼什语區。雖然瑞士人中德語人口居多數,但瑞士並未形成單一民族及語言的國家,而且其國民中外國出生的比例相當高。對國家強烈的歸屬感則來自於共同的歷史背景及價值觀,如联邦主义及直接民主制等。傳統上以瑞士永久同盟於1291年8月初締結為建國之初始,而8月1日是瑞士國慶日。.

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顯微鏡

顯微鏡泛指將微小不可見或難見物品之影像放大,而能被肉眼或其他成像儀器觀察之工具。日常用語中之顯微鏡多指光學顯微鏡。放大倍率和清析度(聚焦)為顯微鏡重要因素。 显微镜是在1590年由荷兰的詹森父子所首创。顯微鏡的類型有許多。最常見的(和第一個被發明的)是光學顯微鏡,其使用樣品的光圖像。其他主要的顯微鏡類型是電子顯微鏡(透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡),超顯微鏡,和各種類型的掃描探針顯微鏡。.

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诺贝尔物理学奖

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超分子化學

超分子化學(英語:Supramolecular chemistry)是化學的一門分支,專注於分子之間的非共價鍵結作用。相較於傳統化學上所研究的共價鍵,超分子化學的研究對象是一些較弱且較具可恢復性的分子間作用,例如氫鍵、金屬配位、π-π堆積、厭水性效應、范德华力以及重疊作用等。而超分子化學從這些研究中闡明了一些新概念,例如分子的自組裝、、(molecular recognition)、(host-guest chemistry)等。在生物學領域中,借助了許多超分子化學領域研究方法及成果來了解生物系統的運作。.

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量子穿隧效應

在量子力學裏,量子穿隧效應(Quantum tunnelling effect)指的是,像电子等微观粒子能夠穿入或穿越位勢壘的量子行為,儘管位勢壘的高度大於粒子的總能量。在經典力學裏,這是不可能發生的,但使用量子力學理論卻可以給出合理解釋。 量子穿隧效應是太陽核聚變所倚賴的機制。量子穿隧效應限制了太陽燃燒的速率,是太陽聚變循環的瓶頸,因此維持太陽的長久壽命。許多現代器件的運作都倚賴這效應,例如,隧道二極管、場致發射、約瑟夫森結、等等。扫描隧道显微镜、原子鐘也應用到量子穿隧效應。量子穿隧理論也被應用在半導體物理學、超導體物理學等其它領域。 至2017年為止,由於對於量子穿隧效應在半導體、超導體等領域的研究或應用,已有5位物理學者獲得諾貝爾物理學獎。.

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苏黎世

苏黎世(Zürich ;瑞士德語:Züri )是瑞士联邦的最大城市(2012年城市人口約38万,市区人口近110万,包括郊区在内的苏黎世都会区人口达190万。),苏黎世州的首府。苏黎世是瑞士主要的商业和文化中心(瑞士的政治中心和首都在伯尔尼)。苏黎世是瑞士银行业的代表城市,世界金融中心之一,瑞士聯合銀行、瑞士信贷银行和许多私人银行都将总部设在苏黎世。苏黎世国际机场是瑞士全国最大的机场。国际足球联合会总部也设在苏黎世。根据2006年和2007年的部分调查显示,苏黎世在这两年的世界最佳居住城市评选中高居全球首位。 「苏黎世」的名称可能来源于凯尔特语中的“Turus”,一项有力的证据就是在出土的公元2世纪罗马帝国占领时期的墓志铭上发现了古代该城名称的罗马化形式——“Turicum”。.

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IBM

国际商业机器股份有限公司(International Business Machines Corporation,首字母縮略字:IBM,曾译万国商用机器公司)是美國一家跨國科技公司及諮詢公司,總部位於紐約州阿蒙克市。IBM主要客户是政府和企业。IBM生产并销售计算机硬件及软件,并且为系统架构和网络托管提供咨询服务。截止2013年,IBM已在全球拥有12个研究实验室和大量的软件开发基地。IBM雖然是一家商業公司,但在材料、化学、物理等科学领域卻也有很高的成就,利用這些學術研究為基礎,发明很多产品。比较有名的IBM发明的产品包括硬盘、自動櫃員機、通用产品代码、SQL、关系数据库管理系统、DRAM及沃森。.

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恩斯特·鲁斯卡

恩斯特·奥古斯特·弗里德里希·鲁斯卡(Ernst August Friedrich Ruska,),德國物理学家,电子显微镜的发明者,1986年获诺贝尔物理学奖。.

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格尔德·宾宁

格尔德·宾宁(Gerd Binnig,),德国物理学家,扫描隧道显微镜和原子力显微镜的发明者之一,1986年获得诺贝尔物理学奖。.

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海因里希·罗雷尔

海因里希·罗雷尔(德语:Heinrich Rohrer,),瑞士物理学家,1986年获诺贝尔物理学奖。.

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扫描电化学显微镜

扫描电化学显微镜(缩写SECM)基于电化学原理工作,可测量微区内物质氧化或还原所给出的电化学电流。 利用驱动非常小的电极(探针)在靠近样品处进行扫描,样品可以是导体、绝缘体或半导体,从而获得对应的微区电化学和相关信息,目前可达到的最高分辨率约为几十纳米。 category:顯微鏡 category:纳米技术 Category:电化学.

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掃描隧穿顯微鏡扫描隧道电子显微镜

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