Il microscopio a scansione a tunnel o STM è ampiamente utilizzato nella ricerca sia industriale che fondamentale per ottenere immagini in scala atomica di superfici metalliche. Fornisce un profilo tridimensionale della superficie e fornisce informazioni utili per la caratterizzazione rugosità superficiale, osservando i difetti superficiali e determinando la dimensione e la conformazione delle molecole e aggregati.
Gerd Binnig e Heinrich Rohrer sono gli inventori del tunnel di scansione microscopio (STM). Inventato nel 1981, il dispositivo ha fornito le prime immagini di singoli atomi sulle superfici dei materiali.
Gerd Binning e Heinrich Rohrer
Binnig, insieme al collega Rohrer, è stato premiato il premio Nobel in fisica nel 1986 per il suo lavoro di scansione al microscopio a tunnel. Nato a Francoforte, in Germania, nel 1947, il Dr. Binnig ha frequentato J.W. Goethe University di Francoforte e ha conseguito una laurea nel 1973 e un dottorato cinque anni dopo nel 1978.
Si è unito a un gruppo di ricerca di fisica presso il laboratorio di ricerca di Zurigo dell'IBM nello stesso anno. Il Dr. Binnig è stato assegnato all'Almaden Research Center di IBM a San Jose, in California, dal 1985 al 1986 ed è stato professore ospite presso la vicina Università di Stanford dal 1987 al 1988. È stato nominato IBM Fellow nel 1987 e rimane membro del personale di ricerca presso il IBM Research Laboratory di IBM.
Nato a Buchs, in Svizzera nel 1933, il dott. Rohrer ha studiato all'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Zurigo, dove ha conseguito la laurea nel 1955 e il dottorato nel 1960. Dopo aver svolto un lavoro post-dottorato presso l'Istituto Federale Svizzero e la Rutgers University negli Stati Uniti, il Dr. Rohrer si è unito Il laboratorio di ricerca di Zurigo, recentemente costituito da IBM, per studiare - tra le altre cose - materiali Kondo e antiferromagnets. Ha quindi rivolto la sua attenzione alla scansione al microscopio a tunnel. Il Dr. Rohrer è stato nominato IBM Fellow nel 1986 ed è stato direttore del Dipartimento di Scienze fisiche presso il Laboratorio di ricerca di Zurigo dal 1986 al 1988. Si è ritirato da IBM nel luglio 1997 ed è deceduto il 16 maggio 2013.
Binnig e Rohrer sono stati riconosciuti per lo sviluppo della potente tecnica di microscopia che forma un'immagine di singoli atomi su una superficie di metallo o semiconduttore scansionando la punta di un ago sulla superficie ad un'altezza di pochi atomici diametri. Hanno condiviso il premio con lo scienziato tedesco Ernst Ruska, il designer del primo microscopio elettronico. Numerose microscopie a scansione utilizzano la tecnologia di scansione sviluppata per STM.
Russell Young e il Topografiner
Un microscopio simile chiamato Topografiner fu inventato da Russell Young e dai suoi colleghi tra il 1965 e 1971 presso il National Bureau of Standards, attualmente noto come National Institute of Standards e Tecnologia. Questo microscopio funziona in base al principio secondo cui i driver piezoelettrici sinistro e destro scansionano la punta sopra e leggermente sopra la superficie del campione. Il piezo centrale è controllato da un servosistema per mantenere una tensione costante, che si traduce in una separazione verticale coerente tra la punta e la superficie. Un moltiplicatore di elettroni rileva la minuscola frazione della corrente di tunneling che è dispersa dalla superficie del campione.