上海光學(xué)儀器廠，曾經(jīng)為發(fā)展民族工業(yè)，填補(bǔ)國內(nèi)空白，奠定了國家光學(xué)工業(yè)的系列化， 并先后與德國蔡司-歐波同（ZEISS-OPTON）、徠卡（LEICA）等國際著名光學(xué)公司合作生產(chǎn)各類精密光學(xué)儀器。

掃描穿隧式顯微鏡是利用量子穿隧效應(yīng)探測(cè)晶體表面原子結(jié)構(gòu)的儀器。由格爾德？賓寧及海因里希？羅雷爾在1981年于瑞士蘇黎世的IBM蘇黎世實(shí)驗(yàn)室發(fā)明，因其解析度可達(dá)次原子尺度，使兩位發(fā)明者榮獲1986年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

掃描穿隧式顯微鏡問世源自于人類探索微觀世界的求知欲。早在16 世紀(jì)末期，就有了世上第一架顯微鏡，隨后應(yīng)用在生物學(xué)的觀測(cè)上，開啟觀測(cè)微小世界的大門。為了看到更多、更清晰的微物景象，人們不斷改良光學(xué)顯微鏡，然而礙于光波波長(zhǎng)影響監(jiān)別距離的限制，縱使擁有更精密的對(duì)焦機(jī)制、消除光學(xué)上的像差影響等，光學(xué)顯微鏡的解析度仍受限在一微米左右，阻礙人們觀測(cè)微觀世界的可能，使科學(xué)家竭盡心智地想加以突破。

顯微鏡階段性突破的發(fā)展要感謝1924年法國物理學(xué)家德布羅意提出的物質(zhì)波理論，該理論說明粒子的頻率和總能量成正比關(guān)系，故可推導(dǎo)出具有動(dòng)能為數(shù)電子伏特的電子所具有的物質(zhì)波波長(zhǎng)為數(shù)埃。因此若用電子來成像，數(shù)埃波長(zhǎng)下的顯微鏡監(jiān)別率可以大大提升，甚至有希望監(jiān)別出個(gè)別原子，這一令人興奮的發(fā)現(xiàn)，掀起對(duì)電子顯微鏡發(fā)展的熱潮。電子顯微鏡的先驅(qū)者是魯斯卡，他在1931年利用電子在磁場(chǎng)中會(huì)改變運(yùn)動(dòng)方向的原理，將電子束加以聚焦，因功能類似聚焦光束的透鏡，故稱之為磁透鏡。而后，魯斯卡利用磁透鏡制作出真正具有放大功能的電子顯微鏡，也因此和上述的賓寧、羅雷爾同獲1986年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

掃描穿隧式顯微鏡一問世即可讓發(fā)明者榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，顯然有其道理。

1978年賓寧與羅雷爾相遇，賓寧提議利用真空的量子穿隧效應(yīng)來設(shè)計(jì)新的研究工具，這個(gè)想法深獲羅雷爾的贊同。他們?cè)谔K黎世IBM新建的表面科學(xué)實(shí)驗(yàn)室展開研究工作。由于產(chǎn)生真空穿隧效應(yīng)，需要一個(gè)非常尖銳的探針極端地接近樣品的表面，再施加約1伏特的電位差于探針及樣品之間，以產(chǎn)生電子穿隧現(xiàn)象，進(jìn)而測(cè)出穿隧電流；因此如何制作出具尖銳尖端的探針、減少外在因素對(duì)探針的影響和如何進(jìn)行樣品表面的掃描，都是制作新型顯微鏡必須克服的難題。經(jīng)過兩年多的嘗試與改進(jìn)，他們?cè)?981年掃描出清晰、明確且可以重復(fù)地包含金晶體表面兩原子平臺(tái)間的原子陡壁，引起物理界的注目。而后經(jīng)各大實(shí)驗(yàn)室加以研究改進(jìn)，很快地在1985年發(fā)展出成熟的技術(shù)，并廣泛的應(yīng)用；因此在1986年頒發(fā)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)給掃描穿隧式顯微鏡的發(fā)明者。

掃描穿隧式顯微鏡透過掃描過程中穿隧電流的強(qiáng)弱，可敏感地反映出樣品表面的平滑程度；若再配合夠尖的探針，即具有原子范圍的監(jiān)別能力。另外，其待測(cè)樣品通常不需事先處理，且可配合所需的環(huán)境—真空、大氣下、水溶液中等—架設(shè)，具高彈性的設(shè)計(jì)使之容易與其他系統(tǒng)結(jié)合使用，造價(jià)也較電子顯微鏡便宜。雖然掃描穿隧式顯微鏡受限于可導(dǎo)電的樣品，且樣品高度落差不可太大，但近年來半導(dǎo)體工業(yè)興起，業(yè)界急需了解金屬及半導(dǎo)體的表面物理、化學(xué)性質(zhì)，掃描穿隧式顯微鏡剛好在各方面符合業(yè)界的需求，對(duì)人類追求的奈米科技有著重大的影響。

掃描穿隧式顯微鏡的觀測(cè)成果
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