DUE ESEMPI DI APPLICAZIONE
DELLE
STRAVAGANTI PROPRIETÀ
DELLE PARTICELLE
MICROSCOPIO ELETTRONICO
L’ELETTRONE È ANCHE UN’ONDA INFATTI …
In base alla relazione di de Broglie, un fascio di elettroni può
essere sia concettualmente, sia operativamente, utilizzato
come le radiazioni luminose, nella tecnica microscopica.
Poiché un fascio di elettroni, accelerati a grandi velocità,
presenta una lunghezza d’onda più piccola delle radiazioni
ottiche, per questo è possibile ottenere risoluzioni
notevolmente elevate
p = mv
p = h /
=h/p
Il problema nell’usare onde per osservare il mondo della fisica,
sta nel fatto che la qualità dell'immagine che otteniamo è
limitata dalla lunghezza d'onda usata.
I nostri occhi sono "sintonizzati" sulla luce visibile, la cui
lunghezza d'onda è attorno a 0,0000005 metri. È una
lunghezza abbastanza piccola per non doverci preoccupare
della risoluzione finché non andiamo a guardare oggetti della
misura di 0,0000005 metri.
Ma la lunghezza d'onda della luce visibile è troppo ampia per
analizzare qualunque cosa più piccola di una cellula. Per
osservare con un ingrandimento maggiore, bisogna usare
onde con lunghezze d'onda inferiori. Ecco perché si
adoperano microscopi a scansione elettronica per studiare
cose sub-microscopiche, come per esempio i virus. Ma
neppure il miglior microscopio a scansione elettronica può far
vedere un'immagine, anche indistinta, di un atomo.
La microscopia elettronica ci permette di vedere gli
oggetti come ci apparirebbero se potessero venire
ingranditi
testa di una formica
osservata con il microscopio elettronico
Risoluzione di un’immagine
Che cosa vuol dire
risoluzione di un’ immagine?
MICROSCOPIO A EFFETTO TUNNEL
schematizzazione
ingrandita della
puntina
i cerchi colorati
sono i singoli
atomi
la zona grigia fra gli atomi viola indica il passaggio del
90% della corrente; fra gli atomi azzurri passa un altro
8%, il resto fra gli altri atomi.
Sotto la punta vediamo il materiale che deve essere
osservato. La punta di metallo può essere spostata
in su e in giù. Bisogna lasciare solo un piccolo spazio
vuoto tra essa e l’oggetto da osservare.
Secondo la fisica classica, gli elettroni non
potrebbero attraversare il vuoto lasciando il
campione per raggiungere la punta.
INVECE CI RIESCONO
creano una piccola corrente elettrica, e il loro
numero, quindi l’intensità della “corrente tunnel”,
dipende dallo spessore dello spazio vuoto.
La risoluzione di questi microscopi è a livello
atomico, riuscendo a mostrare le colline e le valli
create dagli atomi sulla superficie del materiale che
si sta misurando.
Di conseguenza quando la sonda viene fatta
scorrere lungo la superficie del campione,
caratteristiche della superficie piccole come atomi si
manifestano come variazioni dell’intensità della
corrente dovuta all’effetto tunnel.
Tali variazioni vengono elaborate da un computer in
modo da ottenere una immagine tridimensionale
della superficie.
Nella microscopia a effetto tunnel si ottiene
un'immagine costruita a partire da una scelta di
variabili fisiche operata a priori, in cui l'aspetto
descrittivo e quello interpretativo risultano fusi e
indistinguibili
Atomi di ferro su una superficie di rame osservati per
mezzo di un microscopio a effetto tunnel.