Od tohoto přístroje byla odvozena celá řada příbuzných technik, využívajích různých interakcí s povrchem. Souhrně se označují jako rastrovací sondové mikroskopie. Zde zejména vyniká mikroskopie atomových sil, která umožnila měření téměř všech, i nevodivých materiálů.

Úspěch těchto technik spočívá v jejich široké použitelnosti. Umožňují nejen zobrazovat povrch materiálu, ale i měřit jeho vlastnosti na atomární úrovni a manipulovat s jednotlivými atomy. To vše navíc v různých prostředích - na vzduchu, ve speciální atmosféře, v kapalinách, ve vakuu a za nízkých i vysokých teplot (stovky stupňů Celsia chladu i tepla).

Staly se tak nepostradatelné v mnoha vědních oborech, od studia pevných látek po chemii a biologii. Jsou také inspirací pro umění, neboť odhalují krásy přírody a bohatost tvarů v mikroskopickém měřítku (obr.1 a 2).
 

Pro dosažení vysokého rozlišení je nutné zabezpečení proti vibracím. To je obvykle realizováno zavěšením na pružinách. Téměř anharmonického tlumení je možné dosáhnout indukcí vířivých proudů: pohybuje-li se plošný vodič (např. plátek mědi) v magnetickém poli, dojde k indukci proudu, který působí proti této změně.

Pojem zvětšení nemá v sondové mikroskopii smysl. Obraz je totiž vytvářen na základě elektromechanické interakce sondy se vzorkem. Skutečné rozměry je třeba kalibrovat. Měření probíhá tak, že sonda sleduje profil konstantní interakce pomocí zpětné vazby. Lze měřit na vzduchu, ve vakuu i v kapalinách. Předměty zkoumání jsou velmi různorodé. Sahají od kovů a polovodičů přes molekuly a polymery až po živé buňky.
 

Sondou je ostrý kovový hrot, na jeho konci se nachází jen několik atomů (obr. 3). Tento hrot sleduje změny tunelového proudu a sestavuje tak obraz lokální hustoty elektronů na povrchu vzorku. Z těchto map elektronové hustoty je potom na základě teoretických modelů vyhodnocována skutečná struktura povrchu.

Základní předností je vysoké sub-atomární rozlišení, které dovoluje podrobně zobrazit jednotlivé atomy. V okolí hrotu lze přiložením napětím vytvořit silné elektrické pole, které je schopné vytrhnout atom z povrchu. To umožňuje cílenou manipulaci s jednotlivými atomy.

Působením přitažlivých a odpudivých sil (Van der Waalsovské, elektrostatické, magnetické) dochází k ohýbání raménka. Ohyby jsou detekovány laserovým paprskem a slouží pro sestavení obrazu povrchu, např. sledováním profilu konstatní síly. Tato metoda má širší použití než STM, protože vzorky nemusí mít vodivý povrch a ani hrot nemusí být vodivý.
 

B. Rezek  ( 24.07.2009)
(c) 1999 - oddělení tenkých vrstev