掃描隧道顯微鏡英文解釋翻譯、掃描隧道顯微鏡的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 scanning tunnel microscope; STM

分詞翻譯：

掃描的英語翻譯：

scan; scanning
【計】 fineness; scanning
【醫】 scanning

隧道的英語翻譯：

tube; tunnel
【醫】 cuniculus; histosiphon; tunnel

顯微鏡的英語翻譯：

microscope
【化】 microscope
【醫】 microscope

專業解析

掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscope, STM）

漢英定義

掃描隧道顯微鏡（STM）是一種基于量子隧穿效應、能在原子尺度上觀測物質表面形貌及電子特性的高分辨率顯微技術。其英文全稱為 "Scanning Tunneling Microscope"，核心功能是通過探針與樣品間的隧穿電流成像，實現原子級分辨（atomic resolution）。

一、工作原理

量子隧穿效應（Quantum Tunneling）
當金屬探針尖端與導電樣品表面的距離縮短至納米級（通常＜1 nm）時，電子會以概率形式穿越真空勢壘，形成微弱的隧穿電流（tunneling current）。該電流強度隨探針-樣品間距呈指數變化，公式為：

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

其中 (kappa) 為衰減常數，(d) 為間距。
掃描與反饋機制
STM通過壓電陶瓷控制器（piezoelectric scanner）精确移動探針，掃描樣品表面。系統實時監測隧穿電流，并通過反饋回路調整探針高度，保持電流恒定。探針的垂直位移軌迹即對應表面形貌的三維圖像。

二、核心術語（漢英對照）

分辨率（Resolution）：橫向分辨率可達0.1 nm，縱向分辨率達0.01 nm，能直接觀測原子排列。
工作模式（Operating Modes）：
- 恒電流模式（Constant Current Mode）：探針高度隨表面起伏調整，反映形貌。
- 恒高度模式（Constant Height Mode）：探針固定高度，電流變化反映表面電子态。
探針（Tip）：通常由鎢（W）或鉑銥（Pt-Ir）合金制成，尖端需原子級尖銳。

三、應用領域

表面科學：觀測半導體、金屬表面的原子重構（如矽(111) 7×7重構）。
納米操縱：通過電壓脈沖操控單個原子/分子（如IBM用氙原子拼寫商标）。
電子态分析：結合掃描隧道譜（STS）研究局域電子結構（如超導能隙、量子點）。

四、權威參考文獻

諾貝爾獎官網：Binnig與Rohrer因發明STM獲1986年諾貝爾物理學獎，原理詳見諾貝爾獎委員會對STM的官方闡述（來源：Nobel Prize Outreach AB）。
經典教材：
- Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy: Theory, Techniques and Applications（Springer, 1993）系統解析理論模型。
- Introduction to Scanning Tunneling Microscopy（Oxford University Press, 1993）詳解儀器設計與實驗方法。

網絡擴展解釋

掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscope，STM）是一種基于量子力學隧道效應的納米級顯微技術，主要用于直接觀察和操縱物質表面的原子或分子結構。以下是其核心要點：

1.基本原理

量子隧道效應：當金屬探針尖端與導電樣品表面距離接近至1納米以内時，電子會穿越勢壘形成隧道電流。該電流對距離極其敏感，每增加0.1納米，電流量級下降約10倍。
信號檢測：通過測量隧道電流的變化，結合壓電陶瓷控制系統，可精确繪制樣品表面的三維形貌。

2.核心結構

探針：由鉑銥合金等材料制成，尖端僅有一個原子大小，是成像精度的關鍵。
壓電掃描器：控制探針在樣品表面進行納米級精度的三維移動。
反饋系統：實時調整探針高度以維持恒定電流（恒電流模式）或固定高度測量電流變化（恒高度模式）。

3.特點與優勢

超高分辨率：橫向分辨率達0.1納米，縱向優于0.01納米，可清晰分辨單個原子。
非破壞性：無需真空環境，可在常溫或低溫下對導體、半導體樣品進行無損觀測。
原子操縱：通過調節電壓和探針位置，可移動或排列表面原子，應用于納米材料構建。

4.應用領域

材料科學：分析金屬、半導體表面的原子排列及缺陷。
生物學：研究蛋白質、DNA等生物大分子結構。
納米技術：用于量子器件、納米電路的原子級加工。

5.曆史意義

STM由格爾德·賓甯和海因裡希·羅雷爾于1981年發明，1986年獲諾貝爾物理學獎。它首次實現了人類對原子級别的實時觀測，被譽為20世紀80年代十大科技成就之一。

如需進一步了解其技術細節或應用案例，、和中的完整内容。