清华哪里有扫描显微镜,超级显微镜探索大脑奥秘

扫描隧道显微镜利用的是量子遂穿效应，是一种扫描探针显微技术。先说量子显微镜。另一个观察原子最普遍的一种显微镜叫STM显微镜。遂穿电流对针尖和样品的距离极其敏感，每变化0.1埃，遂穿电流就相应变化一个数量级，这正是扫描隧道显微镜原子级分辨本领的核心。

扫描隧道显微镜是电子显微镜的一种吗？

不是，通常所说的电子显微镜是扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），它们主要是利用电子波动性，电子物质波长远小于光学波长，能达到原子级分辨，这样大大超过了光学显微镜放大本领。扫描隧道显微镜利用的是量子遂穿效应，是一种扫描探针显微技术。遂穿电流对针尖和样品的距离极其敏感，每变化0.1埃，遂穿电流就相应变化一个数量级，这正是扫描隧道显微镜原子级分辨本领的核心。

显微镜看到的是原子还是原子中的电子，原子有具体的模样吗？什么显微镜能看到电子？

先说量子显微镜。上图是2013年科学家们用量子显微镜拍到的氢原子的图片，它是人类历史上给原子拍照拍的最清楚，最近景的图片了。从图中可以看到电子云，要知道氢原子是由一个质子一个电子组成的，一个电子就已经疯狂运动成为一团云了。另一个观察原子最普遍的一种显微镜叫STM显微镜。它的工作原理利用的是量子隧穿效应。

这是个非常神奇的现象。举个栗子，一个人站在一座山下，如果他想到山那边，他就必须爬过这座山。但到了量子领域，神奇的事情发生了，这个小小的量子（比如电子）竟然不用爬山，而是神奇地找到并穿过了“山体隧道”，到达了另一边。这就是量子隧穿效应。一句话说明白，量子可以穿墙而过，而你却只能头上撞个大包。STM正是利用这一原理，用一根很细的探针，针头上只有一个原子，然后在针尖上施加一个电流，然后让这个原子去接触被测量的物质，根据电流和距离的关系，我们就能知道原子长啥样和怎么排列了。

1990年IBM的科学家展示了一项令人瞠目结舌的图片，他们用STM在金属镍表面用氙原子组成了IBM字样。1993年，他们故技重施，用铁原子在钴上面写了个汉字“原子”。利用STM，科学家终于可以看到物质的原子层面是如何构成的了：金和二硫化钼的表面原子构成。如上，科学家们可以利用那根探针，随意地移动原子，并且可以利用这一技术进行原子层面的工程搭建，当然了，这里《三体》小说中，质子的高维度展开和蚀刻还是差太远了。

科学家们利用STM让Si(111)搭成了一个六边形的小山包。原子都能随便摆弄了，分子就更不成问题了。比如，我们可以利用STM，对一些DNA进行重新编辑等。曾经人们认为STM就是人类的观测极限，但随着量子技术的不断进步，未来让我们一睹电子、质子，甚至夸克的真实面貌，也不是不可能。科学可以很有趣，欢迎关注本姑娘！。