關(guān)于原子力顯微鏡上的“隧道效應(yīng)”解析

　　首先我們要了解什么是隧道效應(yīng)。隧道效應(yīng)是指粒子在經(jīng)典力學(xué)中無法穿越的勢能壘，在量子力學(xué)中卻可以以一定的概率穿越的現(xiàn)象。這是因為在量子力學(xué)中，粒子的位置和動量不再是確定的值，而是具有一定的概率分布。當(dāng)粒子的能量低于勢能壘時，按照經(jīng)典力學(xué)的觀點(diǎn)，粒子是無法穿越勢能壘的。然而，在量子力學(xué)中，粒子的能量具有波粒二象性，其概率分布包含了粒子從勢能壘的一側(cè)穿越到另一側(cè)的可能性。這種現(xiàn)象就是隧道效應(yīng)。

　　在原子力顯微鏡中，隧道效應(yīng)主要體現(xiàn)在探針與樣品表面的相互作用過程中。當(dāng)探針靠近樣品表面時，探針與樣品表面之間會產(chǎn)生一個電場。這個電場會使探針尖的電子云發(fā)生畸變，從而影響探針與樣品表面之間的相互作用力。在這個過程中，隧道效應(yīng)起到了關(guān)鍵作用。

　　當(dāng)探針與樣品表面之間的距離非常接近時，探針尖的電子云與樣品表面的電子云會發(fā)生重疊。在這種情況下，電子可以通過量子力學(xué)隧道效應(yīng)從一個電子云跳躍到另一個電子云。這種跳躍會導(dǎo)致探針與樣品表面之間的相互作用力發(fā)生變化，從而影響到設(shè)備對樣品表面的探測結(jié)果。

　　為了消除隧道效應(yīng)對原子力顯微鏡探測結(jié)果的影響，研究人員采用了多種方法。其中常用的方法是使用高電壓來減小探針與樣品表面之間的距離，從而降低隧道效應(yīng)的發(fā)生概率。此外，還可以通過改變探針的形狀和材料來調(diào)整探針與樣品表面之間的相互作用力，進(jìn)一步減小隧道效應(yīng)的影響。