1. Microscopi:
* Microscopio a tunneling a scansione (STM): Questo microscopio utilizza una punta metallica affilata per scansionare la superficie di un materiale. La punta viene incredibilmente vicina alla superficie e un fenomeno quantistico chiamato "tunneling" consente agli elettroni di fluire tra la punta e il materiale. Questa corrente viene misurata e utilizzata per creare un'immagine della superficie a livello atomico.
* Microscopio della forza atomica (AFM): Simile a STM, ma utilizza un piccolo cantilever con una punta affilata per scansionare la superficie. La punta interagisce con gli atomi di superficie e le curve o i defletti, che viene misurato per creare un'immagine 3D della superficie.
* Microscopio elettronico a trasmissione (TEM): Gli elettroni vengono sparati attraverso un campione sottile e la loro interazione con gli atomi all'interno del campione crea un'immagine. Questa tecnica viene utilizzata per osservare la struttura interna dei materiali, compresa la disposizione degli atomi all'interno delle molecole.
* Microscopio elettronico a scansione (SEM): Un raggio focalizzato di elettroni viene scansionato sulla superficie di un campione. L'interazione degli elettroni con il campione genera segnali che forniscono informazioni sulla morfologia superficiale, la composizione e altre proprietà del campione. Questa tecnica viene utilizzata per osservare la struttura superficiale dei materiali sulla nanoscala.
2. Spettroscopia:
* Diffrazione dei raggi X (xrd): Questa tecnica utilizza la diffrazione dei raggi X da parte degli atomi in un reticolo cristallino per determinare la disposizione degli atomi e la spaziatura tra di loro. Ciò fornisce informazioni sulla struttura e le proprietà di cristalli e materiali.
* Spettroscopia elettronica: Questo metodo utilizza elettroni per sondare la struttura elettronica di atomi e molecole. Diversi tipi di spettroscopia elettronica, come la spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), la spettroscopia elettronica a coclea (AES) e la spettroscopia per la perdita di energia elettronica (EELS), forniscono informazioni sulla composizione chimica, gli stati elettronici e il legame dei materiali.
* risonanza magnetica nucleare (NMR): Questa tecnica utilizza campi magnetici per allineare i nuclei degli atomi e quindi sondare le loro interazioni tra loro. NMR viene utilizzato per studiare la struttura delle molecole, la dinamica degli atomi nelle molecole e le proprietà dei materiali.
3. Altre tecniche:
* Spettrometria di massa: Questa tecnica viene utilizzata per misurare il rapporto massa a carica di ioni, che può essere utilizzato per identificare e quantificare i diversi atomi e molecole presenti in un campione.
* Acceleratori di particelle: Questi dispositivi accelerano le particelle caricate a energie molto elevate, permettendo loro di sondare la struttura della materia su scale molto piccole. Ciò include esperimenti che coinvolgono atomi e loro componenti.
Questi sono solo alcuni degli strumenti più comuni usati dagli scienziati per osservare gli atomi. Lo strumento specifico utilizzato dipenderà dal tipo di informazioni richieste e dalla natura del campione studiato.
Vale la pena notare che l'osservazione diretta dei singoli atomi rimane impegnativa. La maggior parte delle tecniche fornisce informazioni sul comportamento collettivo di molti atomi o prove indirette sulla loro struttura e proprietà. Tuttavia, i progressi nella tecnologia stanno migliorando continuamente la capacità degli scienziati di sondare il mondo atomico con maggiore precisione e dettagli.
