Среда 15 августа 2018

Самое интересное в мире

Zele.ru | RSS Новости

IBM измерила зарядовое состояние атомов

Ученые IBM совместно со своими коллегами из университета Регенсбурга и университета Утрехта впервые продемонстрировали возможность измерения зарядового состояния отдельных атомов бесконтактным методом с помощью атомно-силового микроскопа. Осуществляя измерения с точностью элементарного заряда (уровня заряда электрона) и с нанометровым (миллимикронным) разрешением по плоскости, ученым удалось добиться возможности отличать электрически нейтральные атомы от положительно или отрицательно заряженных атомов.

Ученые смогли отобразить и идентифицировать отдельные атомы золота и серебра путем измерения сверхмалого различия значений силы, действующей между тончайшей иглой щупа атомно-силового микроскопа и заряженным (или незаряженным) атомом, находящимся в непосредственной близости от иглы щупа. При проведении этих экспериментов исследователи использовали комбинированный сканирующий туннельный микроскоп и атомно-силовой микроскоп в вакуумной среде при сверхнизкой температуре (5 градусов по Кельвину) – с целью достижения высокой стабильности измерений.

Атомно-силовой микроскоп использует тончайший наконечник щупа (зонда) для измерения сил притяжения между щупом и атомами на поверхности подложки. В описываемом эксперименте AFM-микроскоп использовал датчик силы qPlus, состоящий из иглы щупа, установленной на одном «острие» (конце) вильчатого резонатора камертонного типа; при этом второе острие было закреплено, оставаясь неподвижным. Этот камертонный датчик, который, фактически, представляет собой миниатюрный кварцевый резонатор (подобно эталонному генератору стабильной частоты в обычных наручных часах), приводится в действие механически и колеблется с амплитудой порядка 22 пикометра (или 0,022 нанометра), что приблизительно соответствует 1/10 диаметра атома. По мере приближения иглы щупа микроскопа AFM к образцу, резонансная частота колебаний камертонного датчика меняется в результате действия сил, возникающих между щупом и образцом. Сканируя иглой щупа по поверхности образца и измеряя различия в смещении (уходе) частоты, можно составить точную диаграмму сил, действующих на поверхности образца.

Чрезвычайно высокая стабильность условий измерения была крайне важна для «улавливания» сверхмалых значений силы, вызванной переходами сканирующей иглы от атома с одним зарядовым состоянием к атому с другим зарядовым состоянием. К примеру, различие между значениями силы у электрически нейтрального атома золота и у такого же атома золота, но заряженного дополнительным электроном, составляет, как было установлено, всего лишь 11 пиконьютон (измерено при минимальном расстоянии почти в половину нанометра, на которое игла щупа приближалась к атому в процессе сканирования). Точность измерения в этих экспериментах составляет более 1 пиконьютона, что эквивалентно гравитационной силе (силе притяжения), с которой воздействуют друг на друга два взрослых человека, находясь на расстоянии более полукилометра один от другого. Более того, путем измерения колебаний значения силы при приложении электрического напряжения между иглой щупа и образцом, ученым удалось отличить положительно заряженные отдельные атомы от отрицательно заряженных атомов.

В отличие от микроскопа STM, который может использоваться только с электропроводящими материалами, микроскоп AFM независим от проводимости образцов и может применяться для исследования материалов любых видов, в том числе диэлектриков, что особенно важно. В молекулярной электронике, которая специализируется на использовании молекул в качестве «строительных блоков» для вычислительных устройств будущего (как и для «одноэлектронных» устройств), изолирующая подложка необходима для предотвращения утечки электронов. Все это делает бесконтактную атомно-силовую микроскопию предпочтительным методом исследований.

17 июня 2009 01:28


9 августа Hayabusa 2 разглядел валуны на астероиде

Hayabusa 2 разглядел валуны на астероиде

Японский зонд Hayabusa 2 получил самые детальные снимки поверхности астероида Рюгу, ...

Читать далее...
9 августа Найдены зубы огромной вымершей акулы

Найдены зубы огромной вымершей акулы

Палеонтологи обнаружили несколько десятков зубов огромной акулы на пляже в Австралии, ...

Читать далее...
9 августа В Ростовской области найдены захоронения IV тысячелетия до н.э.

В Ростовской области найдены захоронения IV тысячелетия до н.э.

В ходе строительства дороги в Ростовской области найдены захоронения IV тысячелетия ...(8)

Читать далее...
9 августа Бразилец создал мотоцикл без спиц, но с авиадвигателем

Бразилец создал мотоцикл без спиц, но с авиадвигателем

Бразильский экс-пилот «Формулы-1» Тарсо Маркес создал необычный мотоцикл. Он не имеет ...(1)

Читать далее...
9 августа В Подмосковье нашли клад времен Бориса Годунова

В Подмосковье нашли клад времен Бориса Годунова

В Подмосковье обнаружен клад времен Бориса Годунова. В глиняном горшке, закопанном ...(5)

Читать далее...
8 августа Обнаружены древнейшие рыболовные грузила

Обнаружены древнейшие рыболовные грузила

Археологи в ходе раскопок пещеры в Южной Корее обнаружили древнейшие в ...(17)

Читать далее...
8 августа Охотник за планетами запечатлел комету

Охотник за планетами запечатлел комету

Недавно запущенный космический телескоп TESS еще не начал свою работу по ...

Читать далее...
8 августа «Золотого человека» нашли в Казахстане

«Золотого человека» нашли в Казахстане

Казахстанский археолог Зейнолла Самашев обнаружил «Золотого человека» в Восточно-Казахстанской области. Находка ...(14)

Читать далее...
7 августа Китай испытал гиперзвуковой аппарат

Китай испытал гиперзвуковой аппарат

Китай провел успешное испытание гиперзвукового летательного аппарата Xingkong-2 («Звездное небо-2»). По ...

Читать далее...
7 августа Ученые создали точную модель лавины

Ученые создали точную модель лавины

Осознав, что снег в лавинах может вести себя и как жидкость, ...

Читать далее...
Читать все новости