扫描隧道显微镜英文解释翻译、扫描隧道显微镜的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 scanning tunnel microscope; STM

分词翻译：

扫描的英语翻译：

scan; scanning
【计】 fineness; scanning
【医】 scanning

隧道的英语翻译：

tube; tunnel
【医】 cuniculus; histosiphon; tunnel

显微镜的英语翻译：

microscope
【化】 microscope
【医】 microscope

专业解析

扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope, STM）

汉英定义

扫描隧道显微镜（STM）是一种基于量子隧穿效应、能在原子尺度上观测物质表面形貌及电子特性的高分辨率显微技术。其英文全称为 "Scanning Tunneling Microscope"，核心功能是通过探针与样品间的隧穿电流成像，实现原子级分辨（atomic resolution）。

一、工作原理

量子隧穿效应（Quantum Tunneling）
当金属探针尖端与导电样品表面的距离缩短至纳米级（通常＜1 nm）时，电子会以概率形式穿越真空势垒，形成微弱的隧穿电流（tunneling current）。该电流强度随探针-样品间距呈指数变化，公式为：

$$ I propto e^{-2kappa d} $$

其中 (kappa) 为衰减常数，(d) 为间距。
扫描与反馈机制
STM通过压电陶瓷控制器（piezoelectric scanner）精确移动探针，扫描样品表面。系统实时监测隧穿电流，并通过反馈回路调整探针高度，保持电流恒定。探针的垂直位移轨迹即对应表面形貌的三维图像。

二、核心术语（汉英对照）

分辨率（Resolution）：横向分辨率可达0.1 nm，纵向分辨率达0.01 nm，能直接观测原子排列。
工作模式（Operating Modes）：
- 恒电流模式（Constant Current Mode）：探针高度随表面起伏调整，反映形貌。
- 恒高度模式（Constant Height Mode）：探针固定高度，电流变化反映表面电子态。
探针（Tip）：通常由钨（W）或铂铱（Pt-Ir）合金制成，尖端需原子级尖锐。

三、应用领域

表面科学：观测半导体、金属表面的原子重构（如硅(111) 7×7重构）。
纳米操纵：通过电压脉冲操控单个原子/分子（如IBM用氙原子拼写商标）。
电子态分析：结合扫描隧道谱（STS）研究局域电子结构（如超导能隙、量子点）。

四、权威参考文献

诺贝尔奖官网：Binnig与Rohrer因发明STM获1986年诺贝尔物理学奖，原理详见诺贝尔奖委员会对STM的官方阐述（来源：Nobel Prize Outreach AB）。
经典教材：
- Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy: Theory, Techniques and Applications（Springer, 1993）系统解析理论模型。
- Introduction to Scanning Tunneling Microscopy（Oxford University Press, 1993）详解仪器设计与实验方法。

网络扩展解释

扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，STM）是一种基于量子力学隧道效应的纳米级显微技术，主要用于直接观察和操纵物质表面的原子或分子结构。以下是其核心要点：

1.基本原理

量子隧道效应：当金属探针尖端与导电样品表面距离接近至1纳米以内时，电子会穿越势垒形成隧道电流。该电流对距离极其敏感，每增加0.1纳米，电流量级下降约10倍。
信号检测：通过测量隧道电流的变化，结合压电陶瓷控制系统，可精确绘制样品表面的三维形貌。

2.核心结构

探针：由铂铱合金等材料制成，尖端仅有一个原子大小，是成像精度的关键。
压电扫描器：控制探针在样品表面进行纳米级精度的三维移动。
反馈系统：实时调整探针高度以维持恒定电流（恒电流模式）或固定高度测量电流变化（恒高度模式）。

3.特点与优势

超高分辨率：横向分辨率达0.1纳米，纵向优于0.01纳米，可清晰分辨单个原子。
非破坏性：无需真空环境，可在常温或低温下对导体、半导体样品进行无损观测。
原子操纵：通过调节电压和探针位置，可移动或排列表面原子，应用于纳米材料构建。

4.应用领域

材料科学：分析金属、半导体表面的原子排列及缺陷。
生物学：研究蛋白质、DNA等生物大分子结构。
纳米技术：用于量子器件、纳米电路的原子级加工。

5.历史意义

STM由格尔德·宾宁和海因里希·罗雷尔于1981年发明，1986年获诺贝尔物理学奖。它首次实现了人类对原子级别的实时观测，被誉为20世纪80年代十大科技成就之一。

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