OOPS! You forgot to upload swfobject.js ! You must upload this file for your form to work.
Atomii la îndemână. Coralii cuantici
În urma dezvoltării fără precedent a tehnologiei microscopului cu efect de tunel, oamenii de ştiinţă au putut vizualiza pentru prima dată atomii şi chiar structurile subatomice într-o manieră directă, nemijlocită. Principiul de funcţionare al unui asemenea microscop constă în detectarea curentului electronic de tunelare dintre atomii probei analizate şi un vârf conductor, foarte subţire, cu care este înzestrat microscopul. Scanând cu vârful suprafaţa probei şi înregistrând valoarea curentului de tunelare, se poate obţine o imagine de mare rezoluţie a topografiei suprafeţei.
După atingerea rezoluţiei atomice, nu a mai fost decât un pas până la utilizarea microscopului cu efect de tunel într-o manieră cu totul inedită, mai precis pentru crearea şi manipularea de structuri nanometrice. Vârful conductor al microscopului, încărcat la un potenţial pozitiv faţă de probă, poate acţiona ca un braţ de foarte mici dimensiuni, capabil să ridice şi să deplaseze atomii pe suprafaţa probei, organizându-i în orice formă plană dorită de utilizator. În acest fel, cercetătorii laboratorului Almaden de la IBM au creat aşa numiţii "corali cuantici", costituiţi dintr-un lanţ atomic aşezat sub forma unui cerc, a unei elipse, sau chiar sub formă de litere. O variantă de coral cuantic circular este cea din imaginea alăturată, creată şi înregistrată cu ajutorul microscopului cu efect de tunel (efectul tridimensional este obţinut prin prelucrare computerizată).
Primul tip de structură sub care cercetătorii de la IBM şi-au prezentat noua tehnologie a fost însă un cuvânt, mai precis acronimele firmei IBM "scrise" cu ajutorul unor atomi de Xenon pe o suprafaţă de Nichel, aşa cum se poate vedea în imaginea din dreapta.
Dincolo de caracterul estetic al structurilor create, manipularea individuală a atomilor cu ajutorul microscopului cu efect de tunel se anunţă în domeniul nanotehnologiilor ca o metodă de mare perspectivă, care, în ciuda condiţiilor speciale pe care le necesită, poate oferi fizicienilor precizia necesară producerii unor nanostructuri de înaltă calitate.
Un exemplu de asemenea structură este oferit chiar de cercetătorii IBM, cu ajutorul unui coral cuantic de forma unei elipse. În interiorul coralului poate fi observat cu ajutorul microscopului cu efect de tunel un sistem complex de ondulaţii, similare undelor stabilite într-un vas umplut cu apă. Aceste ondulaţii sunt specifice tuturor structurilor de tip coral şi sunt de fapt aşa-numitele "unde de probabilitate" ale electronilor, semnificând faptul că probabilitatea de localizare a electronilor în structurile de dimensiuni atomice se manifestă ondulatoriu.
Bine cunoscut încă din timpul teoriei undelor mecanice este faptul că într-o incintă de forma unei elipse, undele produse în unul dintre cele două focare ale elipsei se strâng în urma reflexiilor în celălat focar. Această observaţie este valabilă şi în optică, referindu-se la undele luminoase care se reflectă în interiorul unei oglinzi de formă eliptică (fenomenul este utilizat în unele dispozitive optice).
Dată fiind apariţia undelor de probabilitate în interiorul unui coral cuantic de forma unei elipse (asemeni celui din figura alăturată), ne putem întreba dacă, plasând un atom în unul dintre focarele coralului, vom putea culege vreo informaţie asupra lui în celălalt focar. Cercetătorii de la IBM au arătat că acest fenomen este posibil, undele de probabilitate "purtând" informaţia asupra proprietăţilor atomului în focarul neocupat al coralului, unde este detectabilă experimental. Fenomenul poartă numele de "miraj cuantic" şi este considerat o posibilă soluţie a problemei comunicaţiilor electronice, a căror miniaturizare, o dată cu apropierea dedimensiunile atomice, devine o problemă din ce în ce mai dificilă.
Pentru mai multe informaţii şi imagini vă invităm să vizitaţi galeriile laboratorului Almaden de la IBM.
Subiecte similare
Acces rapid