第1个回答 2022-03-30
科学家选择了电子显微镜。
由于电子同时具备了“波”和“粒子”的双重性质（即波粒二象性），其波长很短（数量级可达10^-12米），因此电子就成了观察原子的良好选择。早在1933年，柏林工业大学压力实验室的恩斯特·鲁斯卡就成功制造出了世界上第一台电子显微镜，简单来讲，这种显微镜的工作原理就是，向观察目标发射高能电子束，然后观测电子束与观察目标发生相互作用时产生的各种效应，并将其转化为人眼能够识别的图像。
在经过多年发展之后，电子显微镜已经可以将观察目标放大200万倍以上，其分辨率也能够达到0.2纳米，以这样的水平，观察成片的原子是没有什么问题了，不过科学家还想更进一步，去仔细观察单个的原子，于是就有了后来的扫描隧道显微镜。扫描隧道显微镜由IBM苏黎世研究实验室的格尔德·宾宁和海因里希·罗雷尔于1981年研制成功（顺便讲一下，在1986年的时候，他们与前文提到的恩斯特·鲁斯卡一起获得了诺贝尔物理学奖）。
这种显微镜会用到一根非常细的探针（针头只有一个原子那么大，可通过“电化学腐蚀法”或“机械成型法”来制备），在进行观测工作时，探针和观察目标之间会加上合适的电压，当探针距离目标足够近时，就会因为“量子隧穿效应”而产生隧道电流，在这种情况下，当探针扫描单个原子的不同部位时，流过探针的隧道电流就会出现细微的涨落，将这种涨落进行图像化处理之后，就获得了原子的形状。扫描隧道显微镜的分辨率可达0.01纳米，观察像铜原子这么小的微粒可以说完全没有问题，但它却有一个缺