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溫故知新:

原 子 是 否 真 的 存 在 ？

原 子 學 說 是 化 學 的 重 要 基 礎 。 在 化 學 家 的 眼 中 ， 幾 乎 每 一 個 化 學 反 應 及 每 一 條 定 律 都 可 運 用 原 子 來 解 釋 。 但 事 實 上 ， 我 們 怎 樣 能 夠 肯 定 原 子 的 存 在 ？ 直 到 掃 瞄 隧 道 顯 微 鏡 (Scanning Tunneling Microscope) 的 出 現 ， 這 個 問 題 的 答 案 才 得 以 証 實 。 掃 瞄 隧 道 顯 微 鏡 於 1981 由 IBM 公 司 研 究 成 功 ， 它 可 把 物 件 表 面 放 大 一 百 萬 倍 ， 足 以 讓 化 學 家 直 接 觀 看 原 子 的 樣 貌 。

掃 瞄 隧 道 顯 微 鏡 的 原 理 如 下 ： 一 個 尖 端 只 有 一 至 兩 個 原 子 的 鎢 製 探 測 器 在 物 件 表 面 掃 瞄 ， 並 給 予 探 測 器 微 量 電 壓 。 當 它 被 放 置 到 與 物 件 表 面 差 不 多 只 有 數 個 原 子 的 距 離 ， 微 弱 的 電 流 便 會 由 物 件 的 表 面 流 向 探 測 器 ， 這 個 步 驟 稱 為 電 子 隧 道 效 應 。 由 於 電 流 的 強 弱 變 化 對 微 少 的 距 離 轉 變 十 分 敏 感 ， 譬 如 距 離 改 變 了 100 pm ， 電 流 便 有 可 能 有 過 千 倍 的 轉 變 。 為 了 保 持 均 一 的 電 流 ， 探 測 器 的 高 度 作 出 適 當 的 調 整 ， 由 此 掃 瞄 整 個 物 件 表 面 ， 便 可 得 出 一 幅 立 體 的 表 面 圖 像 。

目 前 掃 瞄 隧 道 顯 微 鏡 主 要 應 用 在 表 面 化 學 的 研 究 當 中 ， 雖 然 這 項 技 術 還 未 完 全 發 展 ， 但 它 的 前 途 是 無 可 限 量 的 。