掃描隧道顯微鏡--20世紀(jì)重大科技成果之一講解學(xué)習(xí)

1、精品文檔掃描隧道顯微鏡20世紀(jì)重大科技成果之一關(guān)鍵詞：掃描隧道顯微鏡隧道效應(yīng) 分辨率 控制電路摘要：掃描隧道顯微鏡是利用探針尖端與物質(zhì)表面原子間的不同種類(lèi)的局域相互作用，來(lái)測(cè)量表面原子結(jié)構(gòu)和電 子結(jié)構(gòu)的顯微新技術(shù)，它的出現(xiàn)被科學(xué)界譽(yù)為是表面科學(xué)和表面現(xiàn)象分析技術(shù)的一次革命.掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunnelins Microscopy以下簡(jiǎn)稱STM )是20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的一種新型顯 微表面研究新技術(shù)，其核心思想是利用探針尖端與物質(zhì)表面原子間的不同種類(lèi)的局域相互作用來(lái)測(cè)量表面原子結(jié)構(gòu) 和電子結(jié)構(gòu).1981年在IBM公司瑞士蘇黎世實(shí)驗(yàn)室工作的G.賓尼希(G. Binning

2、)和H .羅雷爾(H . Rohrer)利用針尖和表面間的隧道電流隨間距變化的性質(zhì)來(lái)探測(cè)表面的結(jié)構(gòu)，獲得了實(shí)空間的原子級(jí)分辨圖象這一發(fā)明使 顯微科學(xué)達(dá)到了一個(gè)新的境界，并對(duì)物理、化學(xué)、生物、材料等領(lǐng)域的研究產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用為此G.賓尼希和H 羅雷爾于1986年被授予諾貝爾物理獎(jiǎng).1 .顯微鏡的歷史人類(lèi)觀察微小物體的歷史是從放大鏡開(kāi)始的，然后進(jìn)人光學(xué)顯微鏡時(shí)代據(jù)說(shuō)世界上第一臺(tái)光學(xué)顯微鏡是荷蘭 的眼鏡師詹森父子于 1590年偶然發(fā)明的.詹森父子制造的顯微鏡是一支可以伸縮的管子，在它的兩頭各放了一片凸透鏡，當(dāng)管子的長(zhǎng)短調(diào)節(jié)得合適的距離，用它可以看清很小的物體在當(dāng)時(shí)人們僅是把他制作了這種管子當(dāng)作玩

3、具， 并沒(méi)有用到科學(xué)研究上直到十七世紀(jì)中葉，才真正認(rèn)識(shí)到顯微鏡發(fā)明的科學(xué)意義，人們競(jìng)相利用顯微鏡觀察微觀 世界，并給生物學(xué)帶來(lái)了劃時(shí)代的進(jìn)步.尤其是英國(guó)物理學(xué)家羅伯特胡克(R. Hooke 1635 一 1703),使用自制的顯微鏡觀察生物，并于1665年出版了顯微鏡圖集.為了提高放大率，人們必須增加透鏡的數(shù)目，但隨著透鏡數(shù)目的增加，便遇到了透鏡像差所謂透鏡的像差，就是經(jīng)過(guò)透鏡所成的像會(huì)產(chǎn)生畸變、彎曲或延展等缺陷，當(dāng)放大 率增大時(shí)，透鏡的這些缺陷也隨之?dāng)U大，物象也就變得模糊起來(lái)，這樣就失去了增大放大率的真實(shí)意義.十八世紀(jì)中葉，德國(guó)數(shù)學(xué)家歐拉(L. Euler 1707 1783)和英國(guó)光學(xué)家

4、J 多隆特(J. Dello nd 1706 1761 )等人發(fā)現(xiàn)了用不同的玻璃制作的透鏡加以組合消去色差的辦法，這一發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了對(duì)光學(xué)玻璃的研究.至廳十九世紀(jì)中 葉，光學(xué)顯微鏡的放大率已達(dá)到l000到1500倍左右；人們發(fā)現(xiàn)，如果再提高顯微鏡的放大率，映像將變得極不清晰，這就說(shuō)明光學(xué)顯微鏡的放大本領(lǐng)有一個(gè)難以超越的極限.那么，光學(xué)顯微鏡的性能為什么會(huì)有這個(gè)難以超越的 極限呢？決定這個(gè)極限的因素是什么？德國(guó)耶拿大學(xué)的阿貝(E. Abbe 1840 1905)從波動(dòng)光學(xué)的基礎(chǔ)對(duì)顯微鏡的其中入為波長(zhǎng)，, 0.61dN sina為物鏡的孔徑角，N為折射率,映像理論進(jìn)行了分析，他認(rèn)為：?jiǎn)栴}并不在于顯微鏡

5、本身，而起因于作為成像媒介的光波.光線是具有一定波長(zhǎng)的 光波，光波遇到粒子會(huì)產(chǎn)生衍射效應(yīng).當(dāng)粒子小于光的波長(zhǎng)時(shí)，光波將繞過(guò)粒子，因而不產(chǎn)生粒子的陰影，我們也 就看不清粒子的像.光學(xué)顯微鏡是用可見(jiàn)光來(lái)觀察物體的，由于光的波動(dòng)性產(chǎn)生的衍射效應(yīng)使光學(xué)顯微鏡的分辨極 限只能達(dá)到光波的半波長(zhǎng)左右，確切的表達(dá)式為：(1)d為最小可分辨長(zhǎng)度.顯然在可見(jiàn)光范圍內(nèi)d的最小值約為0. 3口 m.阿貝從理論上推得，光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)不超過(guò)2000?,這個(gè)數(shù)值與實(shí)驗(yàn)得到的極限值一致.由阿貝理論得知：如果利用波長(zhǎng)更短的波來(lái)作為像的形成源，顯微鏡的分辨本領(lǐng)有可能進(jìn)一步提高.本世紀(jì)二十年代，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意(de.

6、Broglie 1892 1980)發(fā)現(xiàn)：一切微觀粒子，例如：電子、質(zhì)子、中子等，也具有波動(dòng)性.人們把這種波稱為德布羅意波.電子的德布羅意波長(zhǎng)為:(2)m其中h為普朗克常數(shù)，電子受電場(chǎng) V加速獲得動(dòng)能，其速度為:精品文檔精品文檔1精品文檔所以h、2meV(3)當(dāng)加速電壓在幾十千伏以上時(shí)，考慮相對(duì)論修正，則有:2m°eV(1eV 2),2m°c2'式中mo為電子靜止質(zhì)量，c為光速.當(dāng)電子被100kV的電壓加速時(shí)，電子的波長(zhǎng)為0. 0037nrn.顯然，電子的波長(zhǎng)比光波的波長(zhǎng)短得多，比 丫射線的波長(zhǎng)還短于是，人們立即想到是不是可以利用電子束來(lái)代替光波？1932年，德國(guó)年

7、輕的研究員 E 盧斯卡(E. Ruska 19061988)等人，第一次用電子束得到了鋼網(wǎng)放大形成的電子像，它雄辯 地證實(shí)了使用電子束可以形成與光學(xué)透鏡完全無(wú)異的像，從此開(kāi)始了電子顯微鏡的歷史.顯然電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)大大高于光學(xué)顯微鏡.現(xiàn)代高分辨透射電子顯微鏡(Transmission ElectronMicroscopy, TEM )分辨率優(yōu)于0. 3nm,晶格分辨率可達(dá) 0. I0. 2nm.幾十年來(lái)許多分析方法和儀器相繼問(wèn)世， 如：場(chǎng)離子顯微鏡(Field Ion Microscopy , FIM ),掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy , SEM

8、 ),俄歇譜 儀(Auger Electron Spectroscopy , AES),光電子能譜(X ray Photoemission Spectroscopy , XPS),低能電子衍射(Low Energy Electron Diffraction , LEED )等等，這些技術(shù)在表面研究中都起著重要作用.但是任何一種技術(shù)都有一定的 局限性，如透射電子顯微鏡主要研究薄膜樣品的結(jié)構(gòu)，場(chǎng)離子顯微鏡只能探測(cè)曲率半徑小于100nm的針尖狀樣品的原子結(jié)構(gòu)，俄歇譜儀只用以提供空間平均的電子結(jié)構(gòu)信息，且這些技術(shù)只在真空環(huán)境下才能工作，并對(duì)樣品將產(chǎn)生 一定程度的損傷；因而電子顯微鏡也存在著自身的缺陷性

9、.2. STM的理論依據(jù)(4)按照經(jīng)典物理學(xué)計(jì)算表明， 微觀粒子不能越過(guò)比它自身能量高的勢(shì)壘， 就好像有一座環(huán)形山從外部將它們包圍住一樣，粒子的能量沒(méi)有達(dá)到使它 們可以越過(guò)這座山而跑到外邊去.但量子力學(xué)認(rèn)為，由于微觀粒子具有波 動(dòng)性，當(dāng)一粒子進(jìn)入一勢(shì)壘中，勢(shì)壘的高度 o比粒子能量E大時(shí)，粒子穿過(guò)勢(shì)壘出現(xiàn)在勢(shì)壘另一邊的幾率p(Z)并不為零(如圖1所示)，即粒子在偶然間可以不從山的上面越過(guò)去，而是從穿過(guò)山的一條隧道中通過(guò)去，人們 稱這種現(xiàn)象為"隧道效應(yīng)”.按照量子理論可推導(dǎo)出在兩平板電極間的粒子穿過(guò)勢(shì)壘的電流密度為：J 或* Vt e 2kosh 4 2s其中h為普朗克常數(shù)，Vt為板間電

10、壓，ko為功的函數(shù)，s為兩個(gè)電極的間距.J和極間距s成指數(shù)關(guān)系，若s增加0. 1 nm 時(shí)，電流將改變一個(gè)數(shù)量級(jí).當(dāng)一個(gè)電極由平板狀改變?yōu)獒樇鉅顣r(shí)就要用隧道結(jié)構(gòu)的三維理論來(lái)計(jì)算隧道電流.計(jì)算結(jié)果是：2 e 2I T f(E)1 f(E eV)M I (E E)其中f (E)是費(fèi)米統(tǒng)計(jì)分布函數(shù),f(E)E EfkTV是針尖和表面之間電壓,E“和Ev分別是針尖和表面的某一能態(tài),M-是隧道矩陣元.h22m dS(式中 是波函數(shù)，括號(hào)中的量是電流算符，積分對(duì)整個(gè)表面進(jìn)行；這就是STM的理論依據(jù).3. STM的技術(shù)實(shí)現(xiàn)任何一項(xiàng)重大科技進(jìn)步都是在前人眾多成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)基礎(chǔ)上，由若干具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的人

11、經(jīng)過(guò)持之不 懈的探索再加之以畫(huà)龍點(diǎn)睛式的創(chuàng)舉才能夠取得的，STM發(fā)明也不例外.早在 50年代，就有人提出過(guò) STM的最初設(shè)想，當(dāng)時(shí)他們希望用光束透射一個(gè)極細(xì)小的圓孔來(lái)獲得顯微圖象因?yàn)榧夹g(shù)條件不成熟而未實(shí)現(xiàn).70年代初，一位名叫羅伯特楊（R .Ya ng）的科學(xué)家在“場(chǎng)發(fā)射顯微鏡”的儀器關(guān)鍵部位上已經(jīng)做到了和如今的STM非常接近.楊和他的同事們采用了一個(gè)極細(xì)小的針尖，通過(guò)掃描樣品表面來(lái)獲取顯微圖象然而，他們并未利用隧道電流，而是 通過(guò)在針尖上加一個(gè)高電壓，從針尖最尖端發(fā)射出一束微小電流（稱為場(chǎng)發(fā)射電流），打擊到樣品表面上，進(jìn)而觀察到其表面形貌這種被楊稱作“形貌儀”的顯微鏡分辨率只達(dá)到一般光學(xué)顯微

12、鏡的水平（0. 2微米）原因是楊的“形貌儀”當(dāng)中，針尖與樣品表面的距離隔得太遠(yuǎn)，針尖與樣品表面產(chǎn)生不了隧道電流，而只能依靠針尖前端的場(chǎng) 發(fā)射電流來(lái)成像，分辯率當(dāng)然不會(huì)太高.賓尼希和羅雷爾在看到楊的“形貌儀”后，立即產(chǎn)生了一種天才的想法，利用隧道效應(yīng)再發(fā)明一種新型顯微鏡.從實(shí)際操作的可行性上賓尼希和羅雷爾花了很長(zhǎng)時(shí)間才使這一設(shè)想趨于成熟，并付諸實(shí)際應(yīng)用，于1979年提出了 STM這一新型顯微鏡的專(zhuān)利申請(qǐng).在1981年，他們制作了第一臺(tái) STM實(shí)體，并獲得了若干高分辨率顯微圖象.他們制成的這種新型顯微鏡達(dá)到前所未有的驚人的高分辨率，一舉觀測(cè)到了單個(gè)原子的真面目.若以針尖為一電極，被測(cè)固體表面為另一

13、電極，當(dāng)它們之間的距離小到納米數(shù)量級(jí)時(shí)根據(jù)公式（4）可知：電子可以從一個(gè)電極通過(guò)隧道效應(yīng)穿過(guò)空間勢(shì)壘到達(dá)另一個(gè)電極形成電流，其電流大小取決于針尖與表面間距及表面的 電子狀態(tài)如果表面是由同一種原子組成，由于電流與間距成指數(shù)關(guān)系，當(dāng)針尖在被測(cè)表面上方做平面掃描時(shí)，即 使表面僅有原子尺度的起伏，電流卻有成十倍的變化，這樣就可用現(xiàn)代電子技術(shù)測(cè)出電流的變化，它反映了表面的 起伏.當(dāng)樣品表面起伏較大時(shí)，由于針尖離樣品僅納米高度，恒高度模式掃描會(huì)使針尖撞擊樣品表面造成針尖損壞， 此時(shí)可將針尖安放在壓電陶瓷上，控制壓電陶瓷上電壓，使針尖在掃描中隨表面起伏上下移動(dòng)，在掃描過(guò)程中保持隧道電流不變（即間距不變），壓

14、電陶瓷上的電壓變化即反映了表面的起伏.這種運(yùn)行模式稱為恒電流模式，目前STM曲/脈曲編需2圧盛i趕 天悄|亠電»1K可弄百rifJ一”_f Ji-電泓亠fltE值沖出控制電路計(jì)算機(jī)系統(tǒng):如圖（2）為掃描隧道顯微鏡構(gòu)造原理圖隧道顯微鏡主體:壓電播器大都采用這種工作模式.STM主要部件可以分為三大部分：隧道顯微鏡主 體、控制電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（測(cè)量軟件及數(shù)據(jù)處理軟 件）如圖（2）.隧道顯微鏡在正常工作時(shí)針尖與樣品 表面的間距僅為納米尺度，而且間距的微小變化都會(huì) 引起電流的劇烈變化.任何建筑物都有振動(dòng)，其諧振 頻率在20Hz附近，振幅可達(dá)微米量級(jí)，還有人的運(yùn) 動(dòng)和聲音的傳播等產(chǎn)生的振動(dòng)都會(huì)影

15、響隧道電流的穩(wěn) 定性.所以STM 一般需要采取嚴(yán)格的隔震措施和與 環(huán)境隔離的措施來(lái)保證其獲得原子級(jí)的分辨能力和穩(wěn) 定的圖象.為了得到原子級(jí)的分辨本領(lǐng)，STM的針尖結(jié)構(gòu)十分關(guān)鍵，針尖的粗細(xì)、形狀和化學(xué)性質(zhì)不僅影響 STM圖象的分辨率和圖象的特性，而且在譜的測(cè)定中影響所測(cè)定的電子態(tài).理想的針尖其最尖端只有一個(gè)穩(wěn)定的原子，并且針尖的表面沒(méi)有氧化層和吸附物質(zhì)，這樣才能獲得穩(wěn)定 的隧道電流和原子級(jí)分辨率的圖象.常用的針尖材料為鎢或鉑銥合金，鎢針尖由于剛性好而被廣泛使用，但其表面 容易形成氧化物，所以在使用前需要加以適當(dāng)處理并保持在真空中.鉑銥針尖由于其高度的化學(xué)穩(wěn)定性尤其適合于精品文檔大氣或液態(tài)環(huán)境中使

16、用.針尖的制備一般采用電化學(xué)腐蝕方法，在NaOH或KOH溶液中將鎢絲作為陽(yáng)極，施加交流或直流電壓，控制電壓和電流及其它電化學(xué)參數(shù)可使腐蝕后的針尖尖端曲率半徑小于50nrn .STM由計(jì)算機(jī)控制數(shù)一模變換提供階梯電壓，經(jīng)過(guò)直流高壓放大器后， 分別加在一平面壓電陶瓷管的外電極上，使針尖沿二維平面方向作光柵掃描隧道結(jié)電流經(jīng)過(guò)控制電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與預(yù)定電流設(shè)置值比較，不相等時(shí)根 據(jù)差值符號(hào)和幅度輸出相應(yīng)控制值，經(jīng)過(guò)高壓放大來(lái)改變掃描機(jī)構(gòu)壓電晶體的伸長(zhǎng)或收縮，使隧道電流穩(wěn)定在預(yù)定 的設(shè)置值.控制電路的其它部分是用于控制步進(jìn)機(jī)構(gòu)和提供偏壓等功能.由于隧道電流非常微弱僅為納米量級(jí)，STM要求各機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分

17、十分穩(wěn)定，所以控制電路除了要求高靈敏度、高穩(wěn)定度等性能外，其噪聲必須很小.4、STM的優(yōu)越性及其應(yīng)用STM的分辨本領(lǐng)非常之高，大大優(yōu)于一般的電子顯微鏡，它的橫向(表面)及縱向(深度)分辨率可以達(dá)到1埃至0. I埃，而一般的電子顯微鏡僅能達(dá)到幾十納米分辨率就相當(dāng)不錯(cuò)了 用STM來(lái)觀察石墨時(shí)，它表面上的碳原子在顯微圖象上就像一個(gè)小饅頭一樣清晰.STM還可以直接觀察到物質(zhì)表面的三維立體圖象，能夠得到物質(zhì)表面的局域結(jié)構(gòu)信息以及電子信息在STM儀器上可以同時(shí)探測(cè)掃描隧道譜( STS)而獲得物質(zhì)表面的勢(shì)壘高度、電荷密度波等物理參數(shù)，這都是電子顯微鏡無(wú)法做到的.電子顯微鏡只能夠在高度真空的條件下才能工作；而

18、STM既可以在真空也可以在大氣中工作.工作環(huán)境可以是常溫，也可以是低溫；甚至可以把樣品浸泡在水里，電解液里，或者液氮當(dāng)中.這就大大拓寬了STM的應(yīng)用范圍，許多只能在溶液中保持活性的生物樣品，只有采用STM才能夠做出最接近自然狀態(tài)的觀察.STM的針尖還可以用來(lái)移動(dòng)和操縱單個(gè)的原子和分子，這是其他任何類(lèi)型的顯微鏡都做不到的電子顯微鏡由于附帶了真空系統(tǒng)，體積 上都顯得寵大笨重，而在大氣環(huán)境中工作的STM則小巧玲瓏多了一臺(tái) STM只由三部分組成，每部分的體積都不會(huì)超過(guò)一般的個(gè)人用微型計(jì)算機(jī).STM使人們第一次能夠直接觀察到原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和跟表面電子行為有關(guān)系的物理化學(xué)性質(zhì)因此，它對(duì)表面科學(xué)、

19、材料科學(xué)、生命科學(xué)和微電子技術(shù)的研究都有著重大的意義和廣闊 的應(yīng)用前景.科學(xué)界一致認(rèn)為，STM的出現(xiàn)是表面科學(xué)和表面現(xiàn)象分析技術(shù)的一次革命.借助性能如此優(yōu)越的顯微鏡，中外科學(xué)家在眾多領(lǐng)域里，開(kāi)展了各種卓有成效的研究工作，解決了許多理論和實(shí)驗(yàn)上的疑難問(wèn)題.這里只舉出一個(gè)最經(jīng)典的研究實(shí)例：硅的7X 7表面重構(gòu)如圖(3)為Si (111)表面(7 X 7)再構(gòu)圖示問(wèn)題.硅是一種最常用的半導(dǎo)體材料，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬于晶體類(lèi).在晶體的表 面，構(gòu)成晶體結(jié)構(gòu)的基本單位一一晶胞，往往會(huì)發(fā)生一定的變化，重新形成表 面上特有的晶胞結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象稱為表面重構(gòu).表面重構(gòu)后的基本結(jié)構(gòu)與晶體 內(nèi)部相比，可以用一些數(shù)字化的指

20、標(biāo)來(lái)進(jìn)行表征分類(lèi).例如可有2X 1、5X 5、7X 7等表面重構(gòu)，意為表面的基本組成結(jié)構(gòu)和晶體內(nèi)部的基本單位晶胞相比， 在某一方向上增大多少倍等等.硅表面的重構(gòu)現(xiàn)象究竟屬于哪一種？這個(gè)問(wèn)題困擾了科學(xué)家們長(zhǎng)達(dá) 30多年.其間有人用 X射線衍射，低能電子衍射等手段 觀察過(guò)多次，始終只是得到推測(cè)的重構(gòu)模式.而沒(méi)有直觀的圖象.賓尼希和羅 雷爾發(fā)明STM后不久，即把它應(yīng)用于觀察硅的表面重構(gòu)，從顯微照片上(如 圖4)清晰地顯示出硅表面發(fā)生了7X 7重構(gòu)而不是其他類(lèi)型.如今，硅表面7X 7重構(gòu)的圖象已成為 STM發(fā)展史上的一張非常經(jīng)典的圖象，并且，許多STM實(shí)驗(yàn)室都可在超高真空條件下，輕而易舉地獲得這一結(jié)果

21、.STM對(duì)金屬表面原子結(jié)構(gòu)、金屬的氧化和腐蝕機(jī)理等進(jìn)行了深入的研究.例如研究Cu表面具有不同氧覆蓋度時(shí)，通過(guò)氧在表面化學(xué)吸附誘導(dǎo)銅表面再構(gòu)的形成和生長(zhǎng)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在Cu ( 100)表面每隔4行丟失1行銅原子，Cu O- Cu原子鏈在Cu (100)表面某一方向成核，然后外延生長(zhǎng).而在Cu (100)表面在不同氧覆蓋度時(shí)有多種再構(gòu)情況，其中(2 X 1 )再構(gòu)是先在平整的平臺(tái)上成核，然后各向異性地生長(zhǎng)出Cu O Cu鏈，而Cu ( 6 X 2)再構(gòu)卻先在臺(tái)階邊緣上成核，然后各向異性生長(zhǎng).STM還用于超導(dǎo)材料的研究，它可以在原子尺度的空間研究超導(dǎo)體能隙.例如它被用于Bi2Sr2CaCu2O8高Tc

22、氧化物超導(dǎo)體的 BiO面電子態(tài)密度測(cè)量，結(jié)合其 它分析技術(shù)就可確定材料不同層的電導(dǎo)特性.已有許多實(shí)驗(yàn)室將STM用于薄膜生長(zhǎng)機(jī)理研究和薄膜結(jié)構(gòu)性能的研究.例如對(duì)C60分子薄膜在Si和GaAs不同晶面上的生長(zhǎng)過(guò)程研究，弄清了生核初始階段的標(biāo)度規(guī)律和成核設(shè)置.STM 可在大氣和液態(tài)環(huán)境下使用，而且對(duì)樣品不產(chǎn)生損傷。這些特點(diǎn)對(duì)生物研究特別具有吸引力以往用電鏡 研究生物樣品，由于必須在真空中進(jìn)行，所以樣品處于脫水狀態(tài)，引起樣品狀態(tài)的極大變化 STM 已應(yīng)用于核酸結(jié) 構(gòu)、蛋白 質(zhì)、酶、生物膜結(jié)構(gòu)研究中，并取得一系列進(jìn)展例如對(duì)決定人類(lèi)遺傳性狀的大分子 DNA 的研究，用 STM 獲得了 在不同環(huán)境下（水、大氣、真空） DNA 分子的形貌，能在接近原子尺度上觀察 DNA 的結(jié)構(gòu)，測(cè)定 DNA 雙螺旋的 螺距、堿基 對(duì)間距、堿基對(duì)夾角等重要參數(shù)第一張 DNA 分子的 STM 圖像于 1989 年 1 月如圖（ 4）為 DNA 分子的 STM 圖像問(wèn)世（如圖 4），被評(píng)為當(dāng)年美國(guó)的第一號(hào)科技成果1990 年中國(guó)科學(xué)院上海原子核研究所單分子檢測(cè)和單分子操縱實(shí)驗(yàn)室利用自制的 STM ，與中國(guó)科學(xué)院上海細(xì)胞生物學(xué)研究所及前蘇聯(lián)科學(xué)院分子生物學(xué)研究所合作，首次獲得了 一種新的 DNA 構(gòu)型平行雙鏈DNA（Parallel stranded DNA ）的 STM 圖像一切生命