Суббота 23 июня 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


22 июня В Туве найдена затопленная ГЭС древняя мумия

В Туве найдена затопленная ГЭС древняя мумия

Мумия, датируемая I веком н.э., обнаружена в зоне затопления Саяно-Шушенской гидроэлектростанции ...

Читать далее...
22 июня Найдены древнейшие следы производства пива в Швеции

Найдены древнейшие следы производства пива в Швеции

Археологи из Лундского университета в Швеции обнаружили карбонизированные пророщенные зерна. По ...

Читать далее...
21 июня Найден древнейший на Руси мост

Найден древнейший на Руси мост

Российские археологи обнаружили древнейший на Руси деревянный мост через реку. Сооружение ...

Читать далее...
21 июня Пыльная буря на Марсе стала глобальной

Пыльная буря на Марсе стала глобальной

Марсианская пыльная буря, которая была зафиксирована на Красной планете две недели ...(2)

Читать далее...
21 июня Ученые раскрыли секреты инструментов Эци

Ученые раскрыли секреты инструментов Эци

За несколько дней до гибели в Итальянских Альпах около 5,3 тыс. ...

Читать далее...
20 июня В Англии нашли скелеты с отрубленными ногами

В Англии нашли скелеты с отрубленными ногами

Археологи обнаружили в Англии в графстве Кембриджшир могилы двух мужчин с ...

Читать далее...
19 июня Festo показала робота-каракатицу

Festo показала робота-каракатицу

Немецкая компания Festo показала свою последнюю разработку – BionicFinWave – робота, ...(1)

Читать далее...
19 июня Астероид Рюгю похож на кусок сахара

Астероид Рюгю похож на кусок сахара

Астероид Рюгю напоминает по форме кусок сахара. Разглядеть этот объект в ...

Читать далее...
19 июня Aevum создаст ракетоплан для запуска спутников

Aevum создаст ракетоплан для запуска спутников

Американский стартап Aevum разрабатывает ракетоплан под названием Ravn, который, как заявляют ...(2)

Читать далее...
19 июня Созданы виртуальные копии таинственных неолитических шариков

Созданы виртуальные копии таинственных неолитических шариков

Ученые создали трехмерные виртуальные копии таинственных шариков, обнаруженных на севере Шотландии, ...

Читать далее...
Читать все новости