Verschieben Atome mit Rastertunnelmikroskop (STM)
Um das zu erreichen, die Bottom-up-Vision der Nanotechnologie (die Fähigkeit, Materialien zu bauen durch die Manipulation Atome) beinhaltet Atome und Moleküle genauen Positionen zu bewegen. Die STM (Rastertunnelmikroskop) hat die Fähigkeit, Atome um auf einer Oberfläche zu bewegen.
Eine STM-Spitze verengt sich zu einem scharfen Punkt, idealerweise von nur einem einzelnen Atom besteht. Wenn die Spitze sehr nahe Oberfläche der Probe gebracht wird, mit nur etwa 1 nm Spalt, ein elektrischer Strom tritt zwischen der STM-Spitze und der Probe (den Tunnelstrom bezeichnet). Die Menge an Tunnelstrom zunimmt, wenn der Spalt zwischen der Spitze und der Oberfläche abnimmt.
Diese Änderung des Tunnelstroms erzeugt ein topographisches Bild der Oberfläche. Wenn die STM-Spitze, wie es über der Oberfläche der Probe abtastet, ein Atom trifft, die auf der Oberfläche sitzen, schrumpft die Lücke und der Tunnelstrom steigt.
Da die Spitze und die Probe keinen physischen Kontakt haben, müssen die Elektronen tunneln durch den Spalt zwischen der Spitze und der Probe, einen elektrischen Strom zu erzeugen. Die Regeln der Quantenmechanik, die das Verhalten von subatomaren Teilchen regeln, gelten, wenn in diesem kleinen Maßstab arbeiten, weshalb diese Bewegung von Elektronen über einen Spalt ist aufgerufen quantenmechanisches Tunneln.
So genau, wie funktioniert ein STM bewegen Atome? Ein Physiker namens Johannes van der Waals entdeckte einer der schwächeren Kräfte, die auf Moleküle und Atome wirkt. Diese van der Waals-Kraft ermöglicht die STM-Atome zu bewegen.
Um ein bestimmtes Atom zu einem anderen Punkt auf der Oberfläche einer Probe zu verschieben, positionieren Sie die STM-Spitze über dem Atom. Sie senken dann die Spitze bis zu dem Punkt, wo der Van-der-Waals-Kraft, die stark genug ist, um das Atom-Stick an ein anderes Atom am Ende der STM-Spitze zu machen, wenn es in letzter Zeit bewegt wird.
Nachdem der STM das Atom an die gewünschte Stelle bewegt, erhöhen Sie die STM-Spitze und das Atom bleibt an seinem Platz. Einige fleißige Seele am National Institute of Standards and Technology (NIST) versucht, dies mit Kobaltatomen auf einer Kupferoberfläche, die Kobaltatome Bewegen des NIST-Logo zu bilden.
