Manipulation af atomer ( engelsk atomic manipulations ) - rettet bevægelse og positionering af atomer i rummet.
Den ideelle proces til at skabe nanostrukturer er atom-for-atom samling, som foreslået af Richard Feynman i hans profetiske papir fra 1960 [1] . Med udviklingen af scanning probe mikroskopi (SPM) er denne fantastiske udsigt blevet en realitet. På nuværende tidspunkt, blandt forskellige tilgange, har SPM vist sig at være den enkleste og mest bekvemme metode til at manipulere atomer. En yderligere fordel ved SPM er, at den ikke kun kan bruges som et forskningsinstrument, men også som et værktøj til at påvirke overfladeatomer. Ved at bruge interatomiske kræfter mellem nålens "sidste" atom og et atom på overfladen, samt elektrostatiske kræfter, der virker fra siden af nålen til overfladen, eller højdensitetsstrømme, er det muligt at klæbe atomer til nålen , flyt dem langs overfladen til det rigtige sted, fjern unødvendige, udfælde yderligere atomer fra nålen. Det vil sige, at den samme enhed tjener til atomare manipulationer og observation: du kan først undersøge overfladen, vælge et objekt til manipulationer, udføre dem og derefter kontrollere resultatet.
Muligheden for sådanne atomare manipulationer blev første gang demonstreret i 1989 af gruppen af den amerikanske fysiker D. Eigler (se kvantekorral ).
Et andet værktøj til at manipulere atomer er laserfælden ( optisk pincet ) og dens forbedrede version, den magneto-optiske fælde. Da lys er et højfrekvent elektrisk og magnetisk felt , skaber en fokuseret laserstråle et vekslende elektrisk felt med et lokalt maksimum. Når dette felt interagerer med et atom, ændrer det fordelingen af elektroner omkring atomet og inducerer et elektrisk dipolmoment i det. Et sådant atom vil blive tiltrukket af området for det lokale maksimum af laserstrålens elektriske felt. En anden kraft, der virker på atomerne i laserstrålen , er lystrykket: atomerne, der absorberer fotoner , får deres momentum og begynder at sprede sig. For at minimere spredning skal laserstrålingsfrekvensen være under den frekvens, hvor atomer absorberer fotoner. Ved hjælp af laserfælder var det muligt at holde atomerne af fordampede stoffer, som bevæger sig ved stuetemperatur ved supersonisk hastighed, praktisk talt i stationær tilstand, det vil sige at reducere deres temperatur til næsten det absolutte nulpunkt . Dette gjorde det muligt at studere atomernes indre struktur mere detaljeret og skabe præcise atomure . For forskning inden for afkøling og indfangning af atomer ved hjælp af laserteknologi blev Steven Chu , Claude Cohen-Tannoudji og William Phillips tildelt Nobelprisen i fysik i 1997. I øjeblikket er laserfælder og laserpincet også meget brugt i biologisk forskning, især til at studere biologiske motorers mekaniske egenskaber .
Ved skrivning af denne artikel blev der brugt materiale fra artiklen distribueret under Creative Commons BY-SA 3.0 Unported-licensen :
Saranin A. A., Shirinsky V. P. Manipulation of atoms // Dictionary of nanotechnological terms .