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我国科学家完善扫描隧道电子显微学成像理论

产品评测中国仪表网2006年05月24日 10:41人气:556

在国家自然科学基金委、国家科技部和中国科学院的支持下,中国科学院物理所高鸿钧研究组邓智滔、季威等人研究了扫描隧道电子显微镜(STM)特殊的针尖状态对STM成像的可能贡献,得到对二萘嵌苯(perylene)分子特定电子态的选择性成像,证明了perylene分子轨道作为STM针尖轨道的成像机制,扩展了人们对分子纳米体系STM成像结果的认识,并且完善了扫描隧道电子显微学的成像理论。该结果发表在美国《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 96, 156102 (2006))。

  物理所高鸿钧研究组研究了针尖状态对STM成像的影响,通过控制针尖曲率半径得到了目前为止最高分辨的Si(111) 7×7表面STM图像,清晰地看到了该表面上所有的Adatom 和Rest Atom [Phys. Rev. B 70, 073312(2004)]。近期,该研究组的邓智滔、季威等人进一步研究了特殊的针尖状态对STM成像的可能贡献,得到对二萘嵌苯(perylene)分子特定电子态的选择性成像。他们在研究perylene在Ag(110)上的吸附性质时,通过分析、比较具有反衬度与正常衬度的perylene分子像,提出了反衬度分子像是由于perylene分子吸附在钨针尖表面而成像的模型。随着针尖和样品之间偏压和隧道电流的逐渐变化,针尖分子的电子能级与样品电子能级之间的匹配程度也逐渐发生变化。在偏压为-0.67V时,样品的部分银原子表现为和分子一样的凸起,分子就如同镶嵌在银基底中。在偏压为-1.5V时,针尖上的分子能级与样品上的分子能级不匹配,此时的STM图像表征的是被样品上的分子所改变的银表面电子态。他们与Liverpool大学的W.A.Hofer博士等合作,从理论上得出了与实验结果相吻合的STM模拟图像。该工作证明了perylene分子轨道作为STM针尖轨道的成像机制,扩展了人们对分子纳米体系STM成像结果的认识,并且完善了扫描隧道电子显微学的成像理论。

  自1982年扫描隧道电子显微镜(STM) 发明以来,STM已成为表面科学和纳米科技领域中最重要的研究工具之一。STM的成像是复杂的物理、化学过程,有些STM图像甚至无法直接给出表面电子结构的信息。随着STM分析技巧的逐步提高,人们逐步加深了对STM成像机制的理解和对固体表面电子结构的认识;进而对STM针尖状态实行人为控制,以表征过去用常规STM方法无法得到的精细表面原子与电子态结构。
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