Атом на
игле
Ученым из
Альмаденского исследовательского центра
корпорации IBM в Калифорнии впервые
удалось измерить силы, необходимые для
перемещения отдельных атомов по
различным поверхностям. Эта информация
станет основой для разработок будущих
наноэлектронных устройств, собираемых
атом за атомом.
Новые
фундаментальные результаты были получены
в той же самой лаборатории, в которой
еще в 1989 году с помощью иголки
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
результаты получили физики из
Калифорнийского университета в
Риверсайде. Оказывается, у графена -
углеродного листа толщиною в один атом -
огромная теплопроводность, которая более
чем в полтора раза выше, чем у
углеродных нанотрубок. А это означает,
что у графена теперь гораздо больше
шансов найти массу новых приложений в
электронике будущего.
