Jak mocno trzyma się atom?

Naukowcy zatrudnieni przez firmę IBM po raz kolejny popisali się umiejętnością manipulowania pojedynczymi atomami. Tym razem jednak zamiast układania napisów, osiągnęli coś znacznie ważniejszego: wraz z kolegami z niemieckiego University of Regensburg zmierzyli siły wymagane do przesuwania atomów po powierzchni kryształów. Dzięki nowo zdobytej wiedzy badacze są o krok bliżej projektowania i konstruowania nanomechanizmów, które m.in. zastąpią dzisiejsze układy scalone.

Badania prowadzone za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM - Atomic Force Microscope) pozwolą określić, które atomy i cząsteczki mocno trzymają się powierzchni, a które słabo. Pierwsze posłużą za szkielet nanomechanizmów, drugie natomiast będą mogły pełnić rolę nośnika pamięci czy przełączników. Dotychczas sprawdzono na przykład, że do przesunięcia atomu kobaltu po powierzchni platyny wymagana jest siła 210 pikonewtonów (210×10^-12 N), a jeśli powierzchnię wykonano z miedzi - jedynie 17 pN. Ponadto naukowcy odkryli, że siły drastycznie się różnią, jeśli zamiast atomu przesuwana jest cała cząsteczka.

Niezwykłą precyzję pomiaru osiągnięto dzięki zastosowanej w mikroskopie specjalnej konstrukcji elastycznego "dźwigaru", na którym umieszczono końcówkę skanującą powierzchnię próbki. Element ten został wykonany z kryształu kwarcu, podobnego do tego, jaki znajduje się w zegarkach elektronicznych. Gdy końcówka mikroskopu zbliża się do jednego z atomów, działająca na nią siła powoduje niewielką zmianę częstotliwości rezonansowej kwarcu. Ponieważ mikroskop potrafi również przemieszczać atomy, pomiar wspomnianej częstotliwości pozwala oszacować zarówno siły działające na końcówkę mikroskopu, jak i te wymagane do przenoszenia atomów.

Zanim naukowcy przystąpią do budowania nanomechanzimów, czeka ich jeszcze sporo pracy "u podstaw". Muszą oni skatalogować siły przyciągania poszczególnych atomów i cząstek do różnych powierzchni. Bez tych wiadomości tworzenie jakichkolwiek struktur atomowych będzie miało równie duże szanse powodzenia, co budowanie mostu przez osoby nie znające właściwości używanych materiałów.

Przemysław Kobel


Wersja do druku

23.02.2008 r.

Microsoft udostępnia SP1 dla 64-bitowej Visty, 12:22

Bakteria rozłożona na części pierwsze, 12:22

23.02.2008 r.

O co chodzi crackerom?, 12:25

Energetyzujące spojrzenie ćmy, 12:26