2017-10-04

纳米级别的物质怎么看得到?--光学显微镜、电子显微镜、STM、AFM

要想观察纳米(10的负九次幂米)测量级别的的粒子,唯一的方法就是用高解析的显微技术。光学显微镜可放大一千倍从十七世纪开始发展,到了十八世纪,放大倍率已提高到一千倍(可以观察到微米测量级别的细胞、细菌),后来受限于光学原理,放大倍率提高至一千六百倍就达到了极限,一般解析度最高不超过零点三微米。因此要观察奈米尺寸的物体,光学显微镜就不适合了。
奈米技术的发展需要使用比光学仪器更高解析的仪器。自从电子显微镜(可放大一百万倍发明后,显微镜的解析度提升到了一至五奈米,已经可观察到病毒,但仍不够精密。直到一九八一年,扫瞄穿隧式显微镜(STM)可放大十万亿倍的发明,使得研究人员得以观察物体表面的奈米结构,当年普遍被视为奈米科技元年。
然而,电子显微镜及扫瞄穿隧式显微镜的解析度虽然都比光学显微镜更高,但无法获得微观物体的颜色讯息,仅能观察物体表面轮廓,而操作上也较光学式显微镜更复杂。除了扫瞄穿隧式显微镜之外,奈米技术也常采用原子力显微镜(AFM)作为研究工具,原子力显微镜可扫描三维表面形貌,并可用于生物体。

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