स्कैनिंग टनलिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी अनुप्रयोग
टनलिंग माइक्रोस्कोप का सिद्धांत भौतिक टनलिंग प्रभाव और टनलिंग करंट का चतुराई से उपयोग करना है। धातु शरीर में बड़ी संख्या में "मुक्त" इलेक्ट्रॉन होते हैं, और धातु शरीर में इन "मुक्त" इलेक्ट्रॉनों का ऊर्जा वितरण फर्मी स्तर के पास केंद्रित होता है, और फर्मी स्तर से अधिक ऊर्जा के साथ एक संभावित अवरोध होता है। धातु सीमा. इसलिए, शास्त्रीय भौतिकी के दृष्टिकोण से, किसी धातु में "मुक्त" इलेक्ट्रॉन, केवल वे इलेक्ट्रॉन जिनकी ऊर्जा सीमा अवरोध से अधिक होती है, धातु के अंदर से बाहर की ओर बच सकते हैं। हालाँकि, क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों के अनुसार, धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉनों में भी तरंग गुण होते हैं, और जब यह इलेक्ट्रॉन तरंग धातु की सीमा तक फैलती है और एक सतह अवरोध का सामना करती है, तो इसका कुछ हिस्सा प्रसारित हो जाएगा। कहने का तात्पर्य यह है कि, सतह संभावित अवरोध से कम ऊर्जा वाले कुछ इलेक्ट्रॉन धातु की सतह संभावित अवरोध को भेद सकते हैं और धातु की सतह पर "इलेक्ट्रॉन बादल" बना सकते हैं। इस प्रभाव को टनलिंग कहा जाता है। इसलिए, जब दो धातुएं करीब (कुछ नैनोमीटर से कम) होंगी, तो दोनों धातुओं के इलेक्ट्रॉन बादल एक-दूसरे में प्रवेश करेंगे। जब एक उपयुक्त वोल्टेज लागू किया जाता है, भले ही दो धातुएं वास्तव में संपर्क में न हों, एक धातु से दूसरे धातु में करंट प्रवाहित होगा। इस धारा को टनल धारा कहते हैं।
टनल करंट और टनल प्रतिरोध, टनल गैप में बदलाव के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। यहां तक कि टनल गैप में 0.01nm का परिवर्तन भी टनल करंट में महत्वपूर्ण परिवर्तन का कारण बन सकता है।
यदि चिकनी नमूना सतह से नैनोमीटर के कुछ दसवें हिस्से की ऊंचाई पर x और y दिशाओं में सतह के समानांतर स्कैन करने के लिए एक बहुत तेज जांच (जैसे टंगस्टन सुई) का उपयोग किया जाता है, क्योंकि प्रत्येक परमाणु का एक निश्चित आकार होता है, मध्य सुरंग का अंतर x और y के साथ अलग-अलग होगा, और जांच के माध्यम से बहने वाली सुरंग धारा भी अलग होगी। यहां तक कि नैनोमीटर के कुछ सौवें हिस्से की ऊंचाई भिन्नता भी सुरंग धाराओं में परिलक्षित हो सकती है। स्कैनिंग जांच के साथ सिंक्रनाइज़ एक रिकॉर्डर का उपयोग टनलिंग करंट के परिवर्तनों को रिकॉर्ड करने के लिए किया जाता है, और नैनोमीटर के कुछ सौवें रिज़ॉल्यूशन के साथ एक स्कैनिंग टनलिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि प्राप्त की जा सकती है।
