Pan ddatblygodd hanes i'r 198{3}}au, ganwyd offeryn dadansoddi wyneb newydd yn seiliedig ar ffiseg ac integreiddio amrywiaeth o dechnolegau modern - y microsgop chwiliwr sganio (STM). Mae gan STM nid yn unig benderfyniad gofodol uchel iawn (hyd at 0.1nm yn y cyfeiriad ochrol ac yn well na 0.01nm yn y cyfeiriad hydredol), gall arsylwi'n uniongyrchol ar strwythur atomig yr arwyneb deunydd, a gall hefyd trin atomau a moleciwlau, a thrwy hynny drawsnewid dynol Mae ewyllys goddrychol yn cael ei orfodi ar natur. Gellir dweud bod y microsgop chwiliwr sganio yn estyniad o lygaid a dwylo dynol ac yn grisialu doethineb dynol.
Mae egwyddor weithredol microsgop y stiliwr sganio yn seiliedig ar briodweddau ffisegol amrywiol yn yr ystod microsgopig neu fesosgopig. Mae'r rhyngweithio rhwng y ddau yn cael ei ganfod trwy sganio chwiliwr mân iawn o linellau atomig uwchben wyneb y sylwedd sy'n cael ei astudio, er mwyn cael canlyniadau'r rhyngweithio rhwng y ddau. I astudio priodweddau arwyneb mater, y prif wahaniaeth rhwng gwahanol fathau o SPM yw eu priodweddau blaen a'u ffordd gyfatebol o ryngweithio sampl blaen.
Daw'r egwyddor weithredol o'r egwyddor treiddiad twnnel mewn mecaneg cwantwm. Mae ei graidd yn domen sy'n gallu sganio ar wyneb y sampl ac mae ganddo foltedd gogwydd penodol rhyngddo a'r sampl. Mae ei diamedr ar y raddfa atomig. Gan fod gan y tebygolrwydd o dwnelu electronau berthynas esbonyddol negyddol â lled y rhwystr potensial V(r), pan fo'r pellter rhwng y blaen a'r sampl yn agos iawn, mae'r rhwystr potensial yn mynd yn denau iawn ac mae'r cymylau electronau yn gorgyffwrdd â'i gilydd. Pan fydd foltedd yn cael ei gymhwyso, gellir trosglwyddo electronau o'r blaen i'r sampl neu o'r sampl i'r blaen trwy effaith y twnnel, gan ffurfio cerrynt twnnel. Trwy gofnodi'r newidiadau mewn cerrynt twnelu rhwng y blaen a'r sampl, gellir cael gwybodaeth am forffoleg arwyneb y sampl.
O'i gymharu â thechnolegau dadansoddi wyneb eraill, mae gan SPM fanteision unigryw:
(1) Gyda chydraniad uchel lefel atomig. Gall cydraniad STM yn y cyfarwyddiadau sy'n gyfochrog â'r wyneb sampl ac yn berpendicwlar iddo gyrraedd 0.1nm a 0.01nm yn y drefn honno, a gellir datrys atomau sengl.
(2) Gellir cael delwedd tri dimensiwn yr arwyneb yn y gofod go iawn mewn amser real, y gellir ei ddefnyddio i astudio strwythurau arwyneb gyda chyfnodoldeb neu hebddo. Gellir defnyddio'r perfformiad gweladwy hwn i astudio prosesau deinamig megis trylediad arwyneb.
(3) Gellir arsylwi ar strwythur arwyneb lleol haen atomig sengl, yn hytrach na delwedd unigol neu briodweddau cyfartalog yr arwyneb cyfan. Felly, gellir arsylwi'n uniongyrchol ar ddiffygion wyneb, ailadeiladu wyneb, siâp a lleoliad cyrff arsugniad wyneb, a'r effeithiau a achosir gan gyrff adsorbed. Ailadeiladu wyneb, ac ati.
(4) Gall weithio mewn gwahanol amgylcheddau megis gwactod, awyrgylch, a thymheredd arferol, a gall hyd yn oed drochi samplau mewn dŵr ac atebion eraill. Nid oes angen technoleg paratoi sampl arbennig, ac ni fydd y broses ganfod yn niweidio'r samplau. Mae'r nodweddion hyn yn arbennig o addas ar gyfer astudio samplau biolegol a gwerthuso arwynebau sampl o dan amodau arbrofol gwahanol, megis monitro mecanweithiau catalytig heterogenaidd, mecanweithiau uwch-ddargludo, a newidiadau arwyneb electrod yn ystod adweithiau electrocemegol.
(5) Ar y cyd â Sbectrosgopeg Twnelu Sganio (STS), gellir cael gwybodaeth am y strwythur electronig arwyneb, megis dwysedd cyflyrau ar wahanol lefelau ar yr wyneb, trapiau electronau arwyneb, newidiadau mewn rhwystrau potensial arwyneb, a strwythurau bwlch ynni .
