1。顕微鏡：
* スキャントンネル顕微鏡（STM）： この顕微鏡は、鋭い金属製の先端を使用して、材料の表面をスキャンします。先端は表面の非常に近くに持ち込まれ、「トンネリング」と呼ばれる量子現象により、電子が先端と材料の間を流れるようになります。この電流は測定され、原子レベルで表面の画像を作成するために使用されます。
* 原子間顕微鏡（AFM）： STMに似ていますが、鋭い先端を持つ小さな片持ち片を使用して表面をスキャンします。先端は表面原子と相互作用し、曲がったり偏向したりします。これは、表面の3D画像を作成するために測定されます。
* 透過電子顕微鏡（TEM）： 電子は薄いサンプルを通して発射され、サンプル内の原子との相互作用が画像を作成します。この手法は、分子内の原子の配置を含む材料の内部構造を観察するために使用されます。
* 走査型電子顕微鏡（SEM）： 電子の焦点を合わせたビームがサンプルの表面を横切ってスキャンされます。電子とサンプルの相互作用は、サンプルの表面形態、組成、およびその他の特性に関する情報を提供する信号を生成します。この手法は、ナノスケールの材料の表面構造を観察するために使用されます。
2。分光法：
* X線回折（XRD）： この手法は、結晶格子の原子によるX線の回折を使用して、原子の配置とそれらの間の間隔を決定します。これにより、結晶と材料の構造と特性に関する情報が提供されます。
* 電子分光法： この方法は、電子を使用して、原子と分子の電子構造をプローブします。 X線光電子分光法（XPS）、オーガー電子分光法（AES）、および電子エネルギー損失分光法（EELS）など、さまざまな種類の電子分光法は、化学組成、電子状態、および材料の結合に関する情報を提供します。
* 核磁気共鳴（NMR）： この手法では、磁場を使用して原子の核を整列させ、互いに相互作用をプローブします。 NMRは、分子の構造、分子中の原子のダイナミクス、および材料の特性を研究するために使用されます。
3。その他のテクニック：
* 質量分析： この手法は、イオンの質量対電荷比を測定するために使用されます。イオンは、サンプルに存在するさまざまな原子と分子を識別および定量化するために使用できます。
* 粒子加速器： これらのデバイスは、荷電粒子を非常に高いエネルギーに加速し、非常に小さなスケールで物質の構造を調べることができます。これには、原子とその成分を含む実験が含まれます。
これらは、科学者が原子を観察するために使用する最も一般的なツールのほんの一部です。使用される特定のツールは、求められる情報の種類と、研究対象のサンプルの性質に依存します。
個々の原子の直接的な観察が依然として困難なままであることは注目に値します。ほとんどの手法は、多くの原子の集合的な行動に関する情報またはその構造と特性に関する間接的な証拠を提供します。しかし、テクノロジーの進歩により、科学者が原子世界をより正確で詳細で調査する能力が継続的に向上しています。
