Om de opstelling van atomen op het oppervlak van een kristal te zien, zou u een techniek nodig hebben die een resolutie op atoomschaal kan bieden. Hier zijn enkele van de meest gebruikte instrumenten:

Microscopieën van het scannen van sondemicroscopieën:

* Scanning Tunneling Microscopy (STM): Deze techniek gebruikt een scherpe metalen punt om het oppervlak van een geleidend materiaal te scannen. Door een spanning tussen de punt en het monster toe te passen, wordt een kwantumtunnelingstroom gegenereerd, die gevoelig is voor de oppervlaktetopografie. STM kan een atomaire resolutie bereiken en kan worden gebruikt om zowel de structuur als de elektronische eigenschappen van oppervlakken af ​​te beelden.

* Atomic Force Microscopy (AFM): Deze techniek maakt gebruik van een scherpe punt die aan een cantilever is bevestigd om het oppervlak van een materiaal te scannen. De punt interageert met het oppervlak door krachten zoals van der Waals krachten, elektrostatische krachten of magnetische krachten. De afbuiging van de cantilever wordt gemeten en biedt informatie over de oppervlaktetopografie. AFM kan worden gebruikt om een ​​breder assortiment materialen af ​​te beelden dan STM, inclusief isolatoren.

Elektronenmicroscopie:

* transmissie -elektronenmicroscopie (TEM): Deze techniek maakt gebruik van een elektronenstraal om een ​​dun monster te verlichten. De elektronen werken samen met het monster en de verzonden elektronen worden gebruikt om een ​​afbeelding te vormen. TEM kan een atomaire resolutie bereiken en wordt gebruikt om de interne structuur van materialen te bestuderen, inclusief kristaldefecten en korrelgrenzen.

* Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM): Dit is een variant van TEM waarbij de elektronenstraal over het monster wordt gescand. De verspreide elektronen worden gedetecteerd en verstrekken informatie over de samenstelling en structuur van het monster. STEM kan een atomaire resolutie bieden en kan worden gebruikt om individuele atomen in beeld te brengen.

Andere technieken:

* röntgendiffractie (XRD): Deze techniek gebruikt röntgenfoto's om de kristallijne structuur van materialen te onderzoeken. Door het diffractiepatroon te analyseren, is het mogelijk om de opstelling van atomen in het kristalrooster te bepalen. XRD is een krachtige techniek voor het bepalen van de structuur van bulkmaterialen, maar het kan ook worden gebruikt om oppervlaktestructuren in sommige gevallen te bestuderen.

* Surface X-Ray Diffraction (SXRD): Deze techniek is vergelijkbaar met XRD, maar richt zich specifiek op de oppervlaktestructuur van een materiaal. SXRD kan informatie verstrekken over de atoomopstelling op het oppervlak, inclusief de aanwezigheid van oppervlakte -reconstructies en adsorbaten.

De keuze van het instrument hangt af van het specifieke materiaal dat wordt bestudeerd, de gewenste resolutie en het type informatie dat wordt gezocht. STM is bijvoorbeeld een uitstekende keuze voor het beelden van de atomaire structuur van het uitvoeren van oppervlakken, terwijl AFM beter geschikt is voor niet-geleidende materialen. TEM is een veelzijdige techniek die kan worden gebruikt om een ​​breed scala aan materialen te bestuderen, maar het vereist dunne monsters.