Atomes Move avec microscope à effet tunnel (STM) de

Pour réaliser la vision bottom-up de la nanotechnologie (la capacité de construire des matériaux en manipulant les atomes) implique le déplacement des atomes et des molécules à des endroits précis. La STM (microscope à effet tunnel) a la capacité de se déplacer autour des atomes sur une surface.

Une pointe du STM se rétrécit à une pointe acérée, idéalement composée d'un seul atome. Lorsque la pointe est amené très près de la surface de l'échantillon, avec seulement un écart d'environ 1 nm, un courant électrique (appelé le courant tunnel) se produit entre la pointe du STM et l'échantillon. Le montant du tunnel augmente actuels que l'écart entre la pointe et les diminutions de surface.




Ce changement dans le courant d'effet tunnel génère une image topographique de la surface. Si la pointe du STM, qui scrute à travers la surface de l'échantillon, rencontre un atome assis sur la surface, l'écart se rétrécit et le courant tunnel monte.

Parce que la pointe et l'échantillon ont aucun contact physique, les électrons doivent tunnel à travers l'espace entre la pointe et l'échantillon pour produire un courant électrique. Les règles de la mécanique quantique, qui régissent le comportement des particules subatomiques, appliquent lorsque l'on travaille à cette petite échelle, ce qui explique pourquoi ce mouvement des électrons à travers un espace est appelé tunnel de la mécanique quantique.

La pointe d'un microscope à effet tunnel.
La pointe d'un microscope à effet tunnel.

Donc exactement comment un atomes STM de déplacement? Un physicien du nom de Johannes van der Waals découvert l'une des forces les plus faibles qui agit sur les molécules et atomes. Cette Van der Waals vigueur permet à la STM de se déplacer autour des atomes.

Pour déplacer un atome particulier à un point sur la surface d'un échantillon différent, vous positionnez la pointe du STM-dessus de l'atome. Vous puis abaissez la pointe au point où la force de Van der Waals est assez fort pour faire l'atome bâton à un autre atome à la fin de la pointe du STM quand il est déplacé dernièrement.

Après la STM se déplace l'atome à l'endroit désiré, vous soulevez la pointe du STM et l'atome reste en place. Certains âme laborieuse à l'Institut National des Standards and Technology (NIST) a essayé ceci avec des atomes de cobalt sur une surface de cuivre, le déplacement des atomes de cobalt pour former le logo du NIST.

Atomes de cobalt disposés avec un microscope à effet tunnel. [Source: Image courtoisie de la National
Atomes de cobalt disposés avec un microscope à effet tunnel.

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