A scanning tunneling microscope (STM) is an instrument for imaging surfaces at the atomic level. Its development in 1981 earned its inventors, Gerd Binnig and Heinrich Rohrer (at IBM Zürich), the Nobel Prize in Physics in 1986. For an STM, good resolution is considered to be 0.1 nm lateral resolution and 0.01 nm depth resolution. With this resolution, individual atoms within materials are routinely imaged and manipulated. The STM can be used not only in ultra-high vacuum but also in air, water, and various other liquid or gas ambients, and at temperatures ranging from near zero kelvin to a few hundred degrees Celsius.

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  • A scanning tunneling microscope (STM) is an instrument for imaging surfaces at the atomic level. Its development in 1981 earned its inventors, Gerd Binnig and Heinrich Rohrer (at IBM Zürich), the Nobel Prize in Physics in 1986. For an STM, good resolution is considered to be 0.1 nm lateral resolution and 0.01 nm depth resolution. With this resolution, individual atoms within materials are routinely imaged and manipulated. The STM can be used not only in ultra-high vacuum but also in air, water, and various other liquid or gas ambients, and at temperatures ranging from near zero kelvin to a few hundred degrees Celsius. The STM is based on the concept of quantum tunneling. When a conducting tip is brought very near to the surface to be examined, a bias (voltage difference) applied between the two can allow electrons to tunnel through the vacuum between them. The resulting tunneling current is a function of tip position, applied voltage, and the local density of states (LDOS) of the sample. Information is acquired by monitoring the current as the tip's position scans across the surface, and is usually displayed in image form. STM can be a challenging technique, as it requires extremely clean and stable surfaces, sharp tips, excellent vibration control, and sophisticated electronics, but nonetheless many hobbyists have built their own. (en)
  • مجهر مسح نفقي(بالإنجليزية: scanning tunneling microscope (STM)) تبلغ قوة التكبير في مجهر مسح نفقي حوالي مئة مليون مرة، يتصل به حاسوب يعمل على تحليل المعلومات الواردة إليه ليظهر صورة العينة بأبعادها الثلاثة. (ar)
  • Die Rastertunnelmikroskopie (abgekürzt RTM, englisch scanning tunneling microscopy, STM) gehört zu den Techniken der Rastersondenmikroskopie (engl. scanning probe microscopy, SPM), die sich nur in der Zusammensetzung der Sonde und deren Wechselwirkung mit einer zu untersuchenden Oberfläche unterscheiden. Im RTM ist die Sonde elektrisch leitend. Der wechselwirkende Prozess ist der des quantenmechanischen Tunneleffekts. Bei einer angelegten Spannung zwischen einer Spitze und einer Oberfläche führt dies zu einem messbaren Tunnelstrom. Als Rastertunnelmikroskop bezeichnet man den dazugehörigen experimentellen Aufbau, in dem die Spitze zeilenweise über eine Oberfläche gerastert wird und der Tunnelstrom die zentrale Messgröße ist. Die Ortskoordinaten (x, y) des Rasterfeldes sind ungeregelte Größen, während der Tunnelstrom abhängig ist von der z-Position und der angelegten Spannung und meistens über eine Regelschleife miteinander verbunden ist. Die Abhängigkeit voneinander bildet dabei verschiedene physikalische Eigenschaften der Oberfläche ab. bei konstanter Höhe wird Tunnelspektroskopie genannt und bei gibt Zugang zur Austrittsarbeit. Das Auftragen der Ortsabhängigkeit verschiedener Größen wird Abbilden genannt. Dabei wird eine sehr hohe Auflösung bis zur atomaren Skala erzielt, da der dem RTM zu Grunde liegende Tunneleffekt sensitiv auf Änderungen im Sub-Ångström-Bereich ist. Die Ortsabhängigkeit des Tunnelstroms spiegelt die Faltung der realen Topographie mit elektronischen Eigenschaften wider. Eine dreidimensionale Auftragung suggeriert dabei einen Blick auf die Oberflächentopografie, bildet aber exakterweise die Höhentopografie konstanter Elektronendichte ab. (de)
  • Le microscope à effet tunnel (en anglais, scanning tunneling microscope, STM) fut inventé en 1981 par des chercheurs d'IBM, Gerd Binnig et Heinrich Rohrer, qui reçurent le prix Nobel de physique pour cette invention en 1986. C'est un microscope en champ proche qui utilise un phénomène quantique, l'effet tunnel, pour déterminer la morphologie et la densité d'états électroniques de surfaces conductrices ou semi-conductrices avec une résolution spatiale pouvant être égale ou inférieure à la taille des atomes. (fr)
  • Un microscopio de efecto túnel (en inglés, Scanning tunneling microscope o STM) es un instrumento para tomar imágenes de superficies a nivel atómico. Su desarrollo en 1981 hizo ganar a sus inventores, Gerd Binnig y Heinrich Rohrer (de IBM Zürich), el Premio Nobel de Física en 1986. Para un STM, se considera que una buena resolución es 0.1 nm de resolución lateral y 0.01 nm de resolución de profundidad. Con esta resolución, los átomos individuales dentro de los materiales son rutinariamente visualizados y manipulados. El STM puede ser usado no solo en ultra alto vacío, sino que también en aire, agua, y varios otros líquidos o gases del ambiente, y a temperaturas que abarcan un rango desde casi cero Kelvin hasta unos pocos cientos de grados Celsius. El STM está basado en el concepto de efecto túnel. Cuando una punta conductora es colocada muy cerca de la superficie a ser examinada, una corriente de polarización (diferencia de voltaje) aplicada entre las dos puede permitir a los electrones pasar al otro lado mediante efecto túnel a través del vacío entre ellas. La resultante corriente de tunelización es una función de la posición de la punta, el voltaje aplicado y la densidad local de estados (LDOS por sus siglas en inglés) de la muestra. La información es adquirida monitoreando la corriente conforme la posición de la punta escanea a través de la superficie, y es usualmente desplegada en forma de imagen. La microscopía de efecto túnel puede ser una técnica desafiante, ya que requiere superficies extremadamente limpias y estables, puntas afiladas, excelente control de vibraciones, y electrónica sofisticada. (es)
  • 走査型トンネル顕微鏡(そうさがたトンネルけんびきょう、Scanning Tunneling Microscope)は1982年、ゲルト・ビーニッヒ(G. Binnig)とハインリッヒ・ローラー(H. Rohrer)によって作り出された実験装置。STM、走査トンネル顕微鏡とも言う。非常に鋭く尖った探針を導電性の物質の表面または表面上の吸着分子に近づけ、流れるトンネル電流から表面の原子レベルの電子状態、構造など観測するもの。トンネル電流を使うことからこの名がある。走査型プローブ顕微鏡の一つ。 (ja)
  • Scanning tunneling microscopy (STM) is een techniek waarmee men op atomaire schaal de topografie van een object kan bepalen. Het is rond 1980 ontwikkeld door wetenschappers van de IBM-onderzoekslaboratoria. De ontwikkeling was een grote revolutie, omdat de techniek de eerste microscopische techniek was die atomen werkelijk individueel in beeld kon brengen. In 1986 ontvingen de ontwikkelaars, Gerd Binnig en Heinrich Rohrer, voor hun werk de Nobelprijs voor de Natuurkunde. De scanning-tunnelingmicroscoop of rastertunnelmicroscoop werkt niet met golven of deeltjes die een afbeelding maken van een object, maar werkt met een naald (probe) waarvan de punt slechts een enkel atoom groot is. Deze naald wordt vlak boven het object gebracht, zo dichtbij dat de golffuncties van de naald en het object overlappen. Zodra dat het geval is treedt tunneling van elektronen op: elektronen kunnen door de ruimte tussen het object en de naald tunnelen, en er begint een stroom te lopen. Door het exponentiële verval van de golffuncties is de tunnelstroom sterk afhankelijk van de precieze afstand tussen het object en de naald; door de naald op of neer te bewegen kan de tunnelstroom worden ingesteld. Om een beeld te maken wordt de naald in lijnen over het object bewogen; tijdens deze beweging wordt gepoogd de tunnelstroom constant te houden. De verticale beweging die daarvoor nodig is geeft een beeld van de bergen en dalen op het oppervlak van het object. Om van scanning tunneling microscopy gebruik te kunnen maken, moet het object elektrisch geleidend zijn. Op basis van soortgelijke technieken zijn later andere microscopen ontwikkeld, bijvoorbeeld de atoomkrachtmicroscoop, die deze beperking niet hebben. Door de spanning op de naald aan te passen en het effect op de tunnelstroom te meten, kan men een uitspraak doen over de eigenschappen van de atomen in het object. Om de minuscule bewegingen uit te voeren die nodig zijn voor een scanning-tunnelingmicroscoop wordt gebruikgemaakt van piëzo-elektrische kristallen: dat zijn kristallen die krimpen en uitzetten onder invloed van een elektrische spanning. De scanning-tunnelingmicroscoop kan niet alleen worden gebruikt om het oppervlak te bestuderen, maar ook om het te beïnvloeden: men kan atomen op het oppervlak van het object manipuleren door handig gebruik te maken van de naald en het elektrisch veld van de microscoop. (nl)
  • Il microscopio a effetto tunnel (STM, dall'inglese Scanning Tunneling Microscope) è un potente strumento per lo studio delle superfici a livello atomico. Il suo sviluppo nel 1981 fruttò ai suoi inventori, Gerd Binnig e Heinrich Rohrer (all'IBM di Zurigo), il Premio Nobel per la Fisica nel 1986. Per un STM è considerata buona una risoluzione laterale di 0,1 nm e una risoluzione in profondità di 0,01 nm. Con questa risoluzione, i singoli atomi possono essere osservati e manipolati. Il STM può essere utilizzato non solo in condizioni particolari come l'ultra alto vuoto, ma anche nell'aria, nell'acqua e in vari altri liquidi o gas ambienti e a temperature che variano da quasi zero kelvin a poche centinaia di gradi Celsius. Il STM si basa sull'effetto tunnel. Quando una punta conduttrice è portata molto vicino alla superficie da esaminare, una differenza di potenziale applicata tra i due può permettere agli elettroni di attraversare il vuoto tra di loro per effetto tunnel. La "corrente di tunnelling" che ne risulta dipende dalla posizione della punta, della tensione applicata e della densità locale degli stati (LDOS, Local Density Of States) del campione. Misurando la corrente nei diversi punti della superficie del campione si ottengono immagini topografiche e altre informazioni. La STM può essere una tecnica impegnativa, in quanto può richiedere superfici estremamente stabili e pulite, punte acuminate, ottimo controllo delle vibrazioni e un'elettronica sofisticata. (it)
  • Skaningowy mikroskop tunelowy (STM od ang. Scanning Tunneling Microscope) – rodzaj mikroskopu z sondą skanującą (ang. Scanning Probe Microscope), który umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni dzięki wykorzystaniu zjawiska tunelowego, od którego przyrząd ten wziął swoją nazwę. W rzeczywistości STM nie rejestruje fizycznej topografii próbki, ale dokonuje pomiaru obsadzonych i nieobsadzonych stanów elektronowych blisko powierzchni Fermiego. Ten sam skrót używany jest do określenia gałęzi mikroskopii – STM (ang. Scanning Tunneling Microscopy). Umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni materiałów przewodzących ze zdolnością rozdzielczą rzędu pojedynczego atomu. (pl)
  • Um microscópio de corrente de tunelamento (STM por suas siglas em Inglês) é um instrumento que permite obter imagens de átomos e moléculas ao nível atómico. O seu desenvolvimento em 1981 levou a que os seus inventores, Gerd Binnig e Heinrich Rohrer (IBM Zürich), receberem o Prémio Nobel de Física em 1986. Para um STM, é considerado que uma boa resolução é 0.1 nm de resolução lateral e 0.01 nm de resolução de profundidade. Com esta resolução, átomos individuais dentro dos materiais são rotineiramente visualizados e manipulados. Um STM pode ser usado não apenas em ultra-alto vácuo mas também no ar, água e múltiplos outros líquidos ou ambientes gasosos, e em temperaturas que variam do zero absoluto a algumas centenas de graus Celsius. O STM é baseado no conceito de tunelamento quântico. Quando uma ponta condutora é posicionada muito próxima da superfície a ser analisada, uma corrente de polarização (diferença de voltagem) aplicada entre os dois pode permitir aos electrões passar através do vácuo entre ambos. A corrente de tunelamento é uma função da posição da ponta, voltagem aplicada e a densidade local de estados da amostra. A informação é adquirida monitorizando a corrente conforme a posição da ponta através da superfície, e é usualmente vista em forma de uma imagem. A microscopia de corrente de tunelamento pode ser uma técnica desafiadora, já que requer superfícies extremamente limpas e estáveis, pontas afiadas, excelente controlo de vibrações e electrónicas sofisticadas. (pt)
  • Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ, англ. STM — scanning tunneling microscope) — вариант сканирующего зондового микроскопа, предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением. (ru)
  • 扫描隧道显微镜(英语:scanning tunneling microscope,缩写为STM),是一种利用量子理论中的隧道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,两位发明者因此与恩斯特·鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖。 它作为一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外扫描隧道显微镜在低温下(4K)可以利用探针尖端精确操纵原子,因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。 (zh)
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  • مجهر مسح نفقي(بالإنجليزية: scanning tunneling microscope (STM)) تبلغ قوة التكبير في مجهر مسح نفقي حوالي مئة مليون مرة، يتصل به حاسوب يعمل على تحليل المعلومات الواردة إليه ليظهر صورة العينة بأبعادها الثلاثة. (ar)
  • Le microscope à effet tunnel (en anglais, scanning tunneling microscope, STM) fut inventé en 1981 par des chercheurs d'IBM, Gerd Binnig et Heinrich Rohrer, qui reçurent le prix Nobel de physique pour cette invention en 1986. C'est un microscope en champ proche qui utilise un phénomène quantique, l'effet tunnel, pour déterminer la morphologie et la densité d'états électroniques de surfaces conductrices ou semi-conductrices avec une résolution spatiale pouvant être égale ou inférieure à la taille des atomes. (fr)
  • 走査型トンネル顕微鏡(そうさがたトンネルけんびきょう、Scanning Tunneling Microscope)は1982年、ゲルト・ビーニッヒ(G. Binnig)とハインリッヒ・ローラー(H. Rohrer)によって作り出された実験装置。STM、走査トンネル顕微鏡とも言う。非常に鋭く尖った探針を導電性の物質の表面または表面上の吸着分子に近づけ、流れるトンネル電流から表面の原子レベルの電子状態、構造など観測するもの。トンネル電流を使うことからこの名がある。走査型プローブ顕微鏡の一つ。 (ja)
  • Skaningowy mikroskop tunelowy (STM od ang. Scanning Tunneling Microscope) – rodzaj mikroskopu z sondą skanującą (ang. Scanning Probe Microscope), który umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni dzięki wykorzystaniu zjawiska tunelowego, od którego przyrząd ten wziął swoją nazwę. W rzeczywistości STM nie rejestruje fizycznej topografii próbki, ale dokonuje pomiaru obsadzonych i nieobsadzonych stanów elektronowych blisko powierzchni Fermiego. Ten sam skrót używany jest do określenia gałęzi mikroskopii – STM (ang. Scanning Tunneling Microscopy). Umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni materiałów przewodzących ze zdolnością rozdzielczą rzędu pojedynczego atomu. (pl)
  • Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ, англ. STM — scanning tunneling microscope) — вариант сканирующего зондового микроскопа, предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением. (ru)
  • 扫描隧道显微镜(英语:scanning tunneling microscope,缩写为STM),是一种利用量子理论中的隧道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,两位发明者因此与恩斯特·鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖。 它作为一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外扫描隧道显微镜在低温下(4K)可以利用探针尖端精确操纵原子,因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。 (zh)
  • A scanning tunneling microscope (STM) is an instrument for imaging surfaces at the atomic level. Its development in 1981 earned its inventors, Gerd Binnig and Heinrich Rohrer (at IBM Zürich), the Nobel Prize in Physics in 1986. For an STM, good resolution is considered to be 0.1 nm lateral resolution and 0.01 nm depth resolution. With this resolution, individual atoms within materials are routinely imaged and manipulated. The STM can be used not only in ultra-high vacuum but also in air, water, and various other liquid or gas ambients, and at temperatures ranging from near zero kelvin to a few hundred degrees Celsius. (en)
  • Die Rastertunnelmikroskopie (abgekürzt RTM, englisch scanning tunneling microscopy, STM) gehört zu den Techniken der Rastersondenmikroskopie (engl. scanning probe microscopy, SPM), die sich nur in der Zusammensetzung der Sonde und deren Wechselwirkung mit einer zu untersuchenden Oberfläche unterscheiden. Im RTM ist die Sonde elektrisch leitend. Der wechselwirkende Prozess ist der des quantenmechanischen Tunneleffekts. Bei einer angelegten Spannung zwischen einer Spitze und einer Oberfläche führt dies zu einem messbaren Tunnelstrom. abhängig ist von der z-Position und der angelegten Spannung bei (de)
  • Un microscopio de efecto túnel (en inglés, Scanning tunneling microscope o STM) es un instrumento para tomar imágenes de superficies a nivel atómico. Su desarrollo en 1981 hizo ganar a sus inventores, Gerd Binnig y Heinrich Rohrer (de IBM Zürich), el Premio Nobel de Física en 1986. Para un STM, se considera que una buena resolución es 0.1 nm de resolución lateral y 0.01 nm de resolución de profundidad. Con esta resolución, los átomos individuales dentro de los materiales son rutinariamente visualizados y manipulados. El STM puede ser usado no solo en ultra alto vacío, sino que también en aire, agua, y varios otros líquidos o gases del ambiente, y a temperaturas que abarcan un rango desde casi cero Kelvin hasta unos pocos cientos de grados Celsius. (es)
  • Scanning tunneling microscopy (STM) is een techniek waarmee men op atomaire schaal de topografie van een object kan bepalen. Het is rond 1980 ontwikkeld door wetenschappers van de IBM-onderzoekslaboratoria. De ontwikkeling was een grote revolutie, omdat de techniek de eerste microscopische techniek was die atomen werkelijk individueel in beeld kon brengen. In 1986 ontvingen de ontwikkelaars, Gerd Binnig en Heinrich Rohrer, voor hun werk de Nobelprijs voor de Natuurkunde. (nl)
  • Il microscopio a effetto tunnel (STM, dall'inglese Scanning Tunneling Microscope) è un potente strumento per lo studio delle superfici a livello atomico. Il suo sviluppo nel 1981 fruttò ai suoi inventori, Gerd Binnig e Heinrich Rohrer (all'IBM di Zurigo), il Premio Nobel per la Fisica nel 1986. Per un STM è considerata buona una risoluzione laterale di 0,1 nm e una risoluzione in profondità di 0,01 nm. Con questa risoluzione, i singoli atomi possono essere osservati e manipolati. Il STM può essere utilizzato non solo in condizioni particolari come l'ultra alto vuoto, ma anche nell'aria, nell'acqua e in vari altri liquidi o gas ambienti e a temperature che variano da quasi zero kelvin a poche centinaia di gradi Celsius. (it)
  • Um microscópio de corrente de tunelamento (STM por suas siglas em Inglês) é um instrumento que permite obter imagens de átomos e moléculas ao nível atómico. O seu desenvolvimento em 1981 levou a que os seus inventores, Gerd Binnig e Heinrich Rohrer (IBM Zürich), receberem o Prémio Nobel de Física em 1986. Para um STM, é considerado que uma boa resolução é 0.1 nm de resolução lateral e 0.01 nm de resolução de profundidade. Com esta resolução, átomos individuais dentro dos materiais são rotineiramente visualizados e manipulados. Um STM pode ser usado não apenas em ultra-alto vácuo mas também no ar, água e múltiplos outros líquidos ou ambientes gasosos, e em temperaturas que variam do zero absoluto a algumas centenas de graus Celsius. (pt)
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  • Scanning tunneling microscope (en)
  • مجهر مسح نفقي (ar)
  • Rastertunnelmikroskop (de)
  • Microscopio de efecto túnel (es)
  • Microscope à effet tunnel (fr)
  • Microscopio a effetto tunnel (it)
  • 走査型トンネル顕微鏡 (ja)
  • Scanning tunneling microscopy (nl)
  • Skaningowy mikroskop tunelowy (pl)
  • Microscópio de corrente de tunelamento (pt)
  • Сканирующий туннельный микроскоп (ru)
  • 扫描隧道显微镜 (zh)
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