我國科學家完善掃描隧道電子顯微學成像理論

　　在國家自然科學基金委、國家科技部和中國科學院的支持下，中國科學院物理所高鴻鈞研究組鄧智滔、季威等人研究了掃描隧道電子顯微鏡(STM)特殊的針尖狀態對STM成像的可能貢獻，得到對二萘嵌苯(perylene)分子特定電子態的選擇性成像，證明了perylene分子軌道作為STM針尖軌道的成像機制，擴展了人們對分子納米體系STM成像結果的認識，并且完善了掃描隧道電子顯微學的成像理論。該結果發表在美國《物理評論快報》(Phys. Rev. Lett. 96, 156102 (2006))。

　　物理所高鴻鈞研究組研究了針尖狀態對STM成像的影響，通過控制針尖曲率半徑得到了目前為止最高分辨的Si(111) 7×7表面STM圖像，清晰地看到了該表面上所有的Adatom 和Rest Atom [Phys. Rev. B 70, 073312(2004)]。近期，該研究組的鄧智滔、季威等人進一步研究了特殊的針尖狀態對STM成像的可能貢獻，得到對二萘嵌苯(perylene)分子特定電子態的選擇性成像。他們在研究perylene在Ag(110)上的吸附性質時，通過分析、比較具有反襯度與正常襯度的perylene分子像，提出了反襯度分子像是由于perylene分子吸附在鎢針尖表面而成像的模型。隨著針尖和樣品之間偏壓和隧道電流的逐漸變化，針尖分子的電子能級與樣品電子能級之間的匹配程度也逐漸發生變化。在偏壓為-0.67V時，樣品的部分銀原子表現為和分子一樣的凸起，分子就如同鑲嵌在銀基底中。在偏壓為-1.5V時，針尖上的分子能級與樣品上的分子能級不匹配，此時的STM圖像表征的是被樣品上的分子所改變的銀表面電子態。他們與Liverpool大學的W.A.Hofer博士等合作，從理論上得出了與實驗結果相吻合的STM模擬圖像。該工作證明了perylene分子軌道作為STM針尖軌道的成像機制，擴展了人們對分子納米體系STM成像結果的認識，并且完善了掃描隧道電子顯微學的成像理論。

　　自1982年掃描隧道電子顯微鏡(STM) 發明以來，STM已成為表面科學和納米科技領域中最重要的研究工具之一。STM的成像是復雜的物理、化學過程，有些STM圖像甚至無法直接給出表面電子結構的信息。隨著STM分析技巧的逐步提高，人們逐步加深了對STM成像機制的理解和對固體表面電子結構的認識；進而對STM針尖狀態實行人為控制，以表征過去用常規STM方法無法得到的精細表面原子與電子態結構。