Scanning Tunneling Microscopie (STM) is een krachtige beeldvormingstechniek waarmee wetenschappers het oppervlak van materialen op atomair niveau kunnen visualiseren. Het kan worden gebruikt om de vorming en groei van covalente polymeren te bestuderen, dit zijn ketens van atomen die bij elkaar worden gehouden door covalente bindingen.

Bij een typisch STM-experiment wordt een scherpe metalen punt heel dicht bij het oppervlak van een monster gebracht. Er wordt een spanning aangelegd tussen de punt en het monster, en er vloeit stroom tussen de punten. Deze stroom is erg gevoelig voor de afstand tussen de punt en het monster, dus door de punt over het oppervlak te scannen, kan een driedimensionaal beeld van het oppervlak worden gecreëerd.

STM is gebruikt om de groei van een verscheidenheid aan covalente polymeren te bestuderen, waaronder polyethyleen, polypropyleen en polystyreen. Deze polymeren worden allemaal gevormd door de polymerisatie van monomeren, dit zijn kleine moleculen die een dubbele binding bevatten. Wanneer deze monomeren worden verwarmd of blootgesteld aan een katalysator, reageren ze met elkaar en vormen ze een keten van atomen.

De STM-beelden van deze polymeren laten zien dat de ketens heel regelmatig groeien. De monomeren worden één voor één aan de keten toegevoegd en de ketens groeien in een rechte lijn. Dit komt omdat de covalente bindingen tussen de atomen erg sterk zijn en voorkomen dat de ketens zich vertakken of vouwen.

STM is ook gebruikt om de defecten in covalente polymeren te bestuderen. Deze defecten kunnen worden veroorzaakt door een verscheidenheid aan factoren, zoals onzuiverheden in de uitgangsmaterialen, of door de reactieomstandigheden. De STM-beelden van deze defecten kunnen wetenschappers helpen begrijpen hoe ze ontstaan ​​en hoe ze de eigenschappen van de polymeren beïnvloeden.

Samenvattend is STM een krachtig hulpmiddel voor het bestuderen van de vorming en groei van covalente polymeren. Het stelt wetenschappers in staat de polymeren op atomair niveau te visualiseren en te begrijpen hoe ze worden gevormd en hoe ze worden beïnvloed door defecten.