It dantų krapštukas veikiantis mikroskopas

   Japonų mokslininkams pavyko naudojant mechaninę jėgą suimti vieną atomą, iškelti jį iš vietos kristale, o po to vėl ten pat padėti. Su pavieniais atomais tai buvo padaryta pirmąsyk - iki šiol visada reikėdavo elektros srovės. Noriaki Oyabu vadovaujama Osakos universiteto grupė savo eksperimentą aprašė žurnale "Physical Review Letters". Oyabu sako: "Tai yra tas pat, lyg naudodamas Empire State Building dangoraižį pabandytumėte arbūzų lauke paimti vieną konkretų arbūzą."

   Mikroskopiškame atomų pasaulyje mikroskopai yra naudojami ne tik vaizdams rodyti, bet ir nedidelėms dalelėms judinti iš savo vietos. yra du tokie prietaisai. Skenuojančiame tuneliniame mikroskope adatėlė važiuoja prie pat tiriamosios medžiagos paviršiaus.tarpas tarp adatos ir paviršiaus tėra kelių atominių atstumų dydžio. Tiesą sakant, tas tarpas neleidžia tekėti elektros srovei tarp elektriškai įkrautos adatos ir medžiagos. Bet, dėl kantų mechanikos numatomo "tuneliavimo" reiškinio, elektronai vis tik sugeba įveikti tarpą, todėl silpna srovė, priklausanti nau tarpo dydžio, teka.jeigu atstumas sumažėja dešimčia nanometrų, srovė išauga dešimt kartų. Pagal srovė dydį galima suskaičiuoti atstumą tarp adatos ir atomų ir, galiausiai, sudaryti paviršiaus reljefo vaizdą.


Su šiuo atominių jėgų mikroskopu buvo išimtas ir padėtas atgal vienas silicio atomas.

   1989 m. naudodamiesi tokiu mikroskopo firmos IBM inžinieriai sugebėjo iš 35 ksenono atomų sudėlioti savosios kompanijos emblemą. Tam jie prijungdavo prie adatos didesnę įtampą, kuri pakeldavo ir leisdavo judinti atskirus atomus. Bet šį metodą buvo galima taikyti tik elektrai laidžioms medžiagoms.

   Japonų grupės naudojamas atominės jėgos mikroskopas veikia kitaip. Šiame prietaise matavimus atlieka maža svirtelė, svyruojanti kairėn dešinėn. Ši svirtelė yra traukiama netoli nuo tiriamo paviršiaus. Įvairios jėgos, atsirandančios labai arti nuo paviršiuje esančių medžiagos atomų, veikia ir svirtelę. Naudodami lazerio pluoštelį mokslininkai nustato, kiek toli ji pajuda į šoną. Taigi matavimai yra atliekami be elektros srovės. Naudodami tokį mikroskopą Oyabu ir jo kolegos pabandė pajudinti medžiagos atomus nenaudodami jokios srovės. Fizikai švelniai prispaudė svirtelę prie vieno iš silicio kristalo atomų. Jėga buvo apskaičiuota taip, kad ji nutraukė vadinamąsias kovalentines jungtis ir atomas pajudėjo iš savo vietos. silicio atomas liko pakibęs ant svirtelės galo. Kristale liko skylė. Vėliau japonai mikroskopo smaigalį su prie jo prikibusiu atomu prie skylės ir paliko joje atomą.

   Viso to ateityje gali prireikti gaminant nano metrų dydžio elektronikos prietaisus ir grandynus, kurių komponentus sudarys vos po kelis atomus. Kadangi tokių grandynų gamybai prireiks elektrai nelaidžių medžiagų, reikėjo surasti kaip tokiuose atomuose iš vietos mį vietą kilnoti atskirus atomus.

   Daugiau: Phys. Rev. Lett., 90, 176102.


Mokslo įdomybės