El STM (Scanning Tunneling Microscope) o microscopio de efecto túnel es una herramienta fundamental para la Nanotecnología, ya que es un paso intermedio entre nuestro mundo clásico y el mundo cuántico. Es una herramienta indispensable para ver, medir y manipular átomos y moléculas.
El efecto túnel es un efecto cuántico que se describió en 1936 y viene a decir que una partícula con una determinada energía tiene una probabilidad no nula de atravesar una barrera de potencial, cuya altura sea superior a la energía de la partícula. Esta propiedad se puede calcular matemáticamente conociendo la anchura y la altura de la barrera y la energía y la masa de la partícula.
Como vemos en la imagen la mayor parte del paquete de ondas se refleja mientras que una pequeña parte de éste atraviesa la barrera, contradiciendo así, en el mundo cuántico, lo que la física clásica decía.
En este punto la pregunta que se nos viene a todos a la cabeza es la misma ¿como a partir de una formulación tan abstracta se puede construir un microscopio?.
Podemos decir que el STM revela la estructura atómica de las partículas de la siguiente manera.
La punta del microscopio lanza un paquete de electrones sobre una superficie. La barrera de potencial la representa el vacío que hay entre la superficie y la punta del microscopio. Si hay mucho espacio entre la superficie y la punta el paquete de ondas se reflejaría en la barrera y el microscopio no detectaría nada. Si por el contrario la barrera de potencial es más pequeña, el paquete de ondas la atraviesa (creando el efecto tunelado) y el microscopio registra la superficie a la que ha llegado el paquete de ondas. En esta sección se encuentra un vídeo en el que se explica detalladamente tanto el efecto túnel como el funcionamiento del STM.
Estas son las imágenes que se consiguen con el STM.
El STM fue desarrollado por G. Binning y H. Rohrer, mientras trabajaban en los laboratorios de IBM en Zürich, lo que les valió el premio Nobel en 1986.
