1. Mikroskop:
* skanningstunnelmikroskop (STM): Detta mikroskop använder ett skarpt metalliskt spets för att skanna ytan på ett material. Spetsen föras otroligt nära ytan, och ett kvantfenomen som kallas "tunneling" gör att elektroner kan flyta mellan spetsen och materialet. Denna ström mäts och används för att skapa en bild av ytan på atomnivån.
* Atomic Force Microscope (AFM): Liknar STM, men använder en liten cantilever med en skarp spets för att skanna ytan. Spetsen interagerar med ytatomerna och böjningarna eller avböjningarna, som mäts för att skapa en 3D -bild av ytan.
* Transmission Electron Microscope (TEM): Elektroner avfyras genom ett tunt prov och deras interaktion med atomerna i provet skapar en bild. Denna teknik används för att observera den inre strukturen hos material, inklusive arrangemang av atomer inom molekyler.
* skanningselektronmikroskop (SEM): En fokuserad stråle av elektroner skannas över ytan på ett prov. Interaktionen mellan elektronerna och provet genererar signaler som ger information om provets ytmorfologi, sammansättning och andra egenskaper. Denna teknik används för att observera ytstrukturen för material vid nanoskala.
2. Spektroskopi:
* röntgendiffraktion (XRD): Denna teknik använder diffraktionen av röntgenstrålar av atomerna i ett kristallgitter för att bestämma arrangemanget av atomer och avståndet mellan dem. Detta ger information om strukturen och egenskaperna hos kristaller och material.
* Elektronspektroskopi: Denna metod använder elektroner för att undersöka den elektroniska strukturen hos atomer och molekyler. Olika typer av elektronspektroskopi, såsom röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS), Auger Electron Spectroscopy (AES) och elektronenergiförlustspektroskopi (EEL), ger information om den kemiska sammansättningen, elektroniska tillstånd och bindning av material.
* Kärnmagnetisk resonans (NMR): Denna teknik använder magnetfält för att anpassa kärnorna i atomerna och undersöker sedan deras interaktion med varandra. NMR används för att studera strukturen för molekyler, dynamiken hos atomer i molekyler och materialens egenskaper.
3. Andra tekniker:
* masspektrometri: Denna teknik används för att mäta mass-till-laddningsförhållandet mellan joner, som kan användas för att identifiera och kvantifiera de olika atomerna och molekylerna som finns i ett prov.
* Partikelacceleratorer: Dessa enheter påskyndar laddade partiklar till mycket höga energier, vilket gör att de kan undersöka materiens struktur vid mycket små skalor. Detta inkluderar experiment som involverar atomer och deras beståndsdelar.
Detta är bara några av de vanligaste verktygen som används av forskare för att observera atomer. Det specifika verktyget som används beror på vilken typ av information som söks och arten av provet som studeras.
Det är värt att notera att den direkta observationen av enskilda atomer förblir utmanande. De flesta tekniker ger information om det kollektiva beteendet hos många atomer eller indirekta bevis om deras struktur och egenskaper. Framstegen inom teknik förbättrar emellertid forskarnas förmåga att undersöka atomvärlden med större precision och detaljer.
