世界上第一台原子力显微镜是谁发明的?

原子力显微镜（atomic force microscope，简称AFM），也称扫描力显微镜（scanning force microscopy，SFM)）是一种纳米级高分辨的扫描探针显微镜，是由IBM苏黎士研究实验室的比宁（Gerd Binning）、魁特（Calvin Quate）和格勃（Christoph Gerber）于1986年发明的。AFM测量的是探针顶端原子与样品原子间的相互作用力——即当两个原子离得很近使电子云发生重叠时产生的泡利（Pauli）排斥力。工作时计算机控制探针在样品表面进行扫描，根据探针与样品表面物质的原子间的作用力强弱成像。

经典物理学认为,物体越过势垒,有一阈值能量；粒子能量小于此能量则不能越过，大于此能量则可以越过。例如骑自行车过小破，先用力骑，如果破很低，不蹬自行车也能靠惯性过去。如果破很高，不蹬自行车，车道一半也就停住，然后退回去。

 

量子力学则认为，即使粒子能量小于阈值能量，很多粒子冲向势垒，一部分粒子反弹，还会有一些粒子能过去，好像有一个隧道，故名隧道效应（quantum tunneling），可见，宏观上的确定性在微观上往往就是具有不确定性。虽然在通常的情况下，隧道效应并不影响经典的宏观效应，因为隧穿几率极小，但在某些特定的条件下宏观的隧道效应也会出现。

 

扫描隧道显微镜 （STM, Scanning Tunneling Microscope）就是运用了"隧道效应"这一原理,如下图

 

探针与样品之间的缝隙就相当于一个势垒,电子的隧道效应使其可以穿过这个缝隙,形成电流,并且电流会探针与样品之间的距离十分敏感,因此通过电流强度就可以知道到探针与样品之间的距离.

 

STM的原理是通过电子的"隧道效应",所以只能测导体和部分半导体，而1985年，IBM公司的Binning和斯坦福大学的Quate研发出了原子力显微镜（AFM），弥补了STM的不足，这即是原子力显微镜的诞生背景。

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