атомно-силового микроскопа ученые научились манипулировать отдельными атомами. Потребовалось без малого двадцать лет постоянного совершенствования этой технологии, прежде чем удалось с приемлемой точностью измерить чрезвычайно слабую силу, которая связывает перемещаемый атом или атомы поверхности с атомом на кончике иголки микроскопа. Эта информация позволяет восстановить все детали сложных ландшафтов потенциальной энергии подложек, изготовленных из различных материалов, а также понять, каким образом сидящие на подложке атомы взаимодействуют с ней и друг с другом.

На атомных масштабах знание сил или потенциала взаимодействия между атомами играет примерно ту же роль, что и знание, например, прочности и упругости различных материалов. А без этого невозможно спроектировать ни единой конструкции. Как и ожидалось, силы взаимодействия атомов различных веществ могут сильно отличаться. Например, чтобы сдвинуть с места атом кобальта на гладкой поверхности платины требуется сила 210 пиконьютон, а на поверхности меди достаточно всего 17 пиконьютон. Если нужно сдвинуть или приподнять не один атом, а небольшую молекулу, необходимая для этого сила значительно возрастает.

Чтобы измерить величину и направление пико (10-12) сил, потребовалось достичь выдающихся значений точности и стабильности оборудования. Металлическая иголка микроскопа, заточенная до одного атома на острие, крепилась на плечо миниатюрного U-образного кварцевого камертона. Когда кончик иголки приближается к отдельному атому или к атомам поверхности, резонансная частота камертона немного меняется, и это изменение позволяет вычислить силу взаимодействия.

Грядущая миниатюризация электронных компонентов до масштабов нескольких атомов потребует совершенно иных методов разработки и производства. И без новых данных, для сбора которых предстоит много кропотливой работы, уже не обойтись. ГА

И снова графен

Интересные