يسمح الفحص المجهري الكمي بقياس وتصوير الخصائص المجهرية للمادة والجسيمات الكمومية، وتستخدم أنواع مختلفة من الفحص المجهري مبادئ الكم.
الفحص المجهري الكمومي
- كان أول مجهر يقوم بتصوير الخصائص المجهرية للمادة والجسيمات الكمومية هو مجهر المسح النفقي، والذي مهد الطريق لتطوير مجهر التأين الضوئي ومجهر التشابك الكمومي.
- يستخدم مجهر المسح النفقي (STM) مفهوم النفق الكمومي لتصوير الذرات مباشرة، ويمكن استخدام (STM) لدراسة البنية ثلاثية الأبعاد للعينة، عن طريق مسح السطح برأس حاد، معدني، موصل قريب من العينة.
- فمثل هذه البيئة تساعد على النفق الكمومي، حيث أن تأثير ميكانيك الكم يحدث عندما تتحرك الإلكترونات عبر حاجز بسبب خصائصها الشبيهة بالموجات، ويعتمد حفر الأنفاق على سمك الحاجز.
- إن معادلة شرودنجر تعطي احتمالية اكتشاف الجسيم على الجانب البعيد، ولحاجز رقيق بدرجة كافية، إذ يتوقع أن بعض الإلكترونات ستعبره، وهذا يخلق تيارًا عبر النفق، ويعتمد عدد الإلكترونات في هذا النفق على سمك الحاجز، وبالتالي فإن التيار عبر الحاجز يعتمد أيضًا على هذه السماكة.
- تؤثر المسافة بين الطرف والعينة على التيار المقاس بالطرف، ويتكون الطرف من ذرة واحدة تتحرك ببطء عبر السطح على مسافة قطر ذري واحد، ومن خلال مراقبة التيار، يمكن الحفاظ على المسافة ثابتة إلى حد ما، مما يسمح للطرف بالتحرك لأعلى ولأسفل وفقًا لبنية العينة.
- تعمل (STM) بشكل أفضل مع المواد الموصلة من أجل إنشاء تيار، ومع ذلك منذ إنشائها تسمح التطبيقات المختلفة بمجموعة أكبر من العينات، مثل الفحص المجهري للمسح النفقي المستقطب الدوراني (SPSTM) ومجهر القوة الذرية (AFM).
- تعتبر وظيفة الموجة أساسية في ميكانيكا الكم، حيث يحتوي على أقصى قدر من المعلومات التي يمكن معرفتها عن الحالة الكمومية لجسيم واحد، إذ أن مربع الدالة الموجية هو احتمال موقع الجسيم في أي لحظة.
- اعتاد التصوير المباشر لوظيفة موجية أن يُعتبر تجربة جيدانكين فقط، لكنه أصبح روتينيًا، ويكاد يكون من المستحيل قياس صورة الموقع الدقيق للذرة أو لحركة إلكتروناتها؛ لأن أي ملاحظة مباشرة للذرة تزعج تماسكها الكمومي.
