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L'Instrument Neuf Peut Délicatement Réseau de Traction des Atomes À Part

Published on March 31, 2010 at 6:38 PM

Combien dur vous devez-vous tirer sur un atome unique de-parole-or détachons-le de l'extrémité d'un réseau des atomes pareils ? * C'est une mesure du progrès étonnant en nanotechnologie qui s'interroge que par le passé aurait intéressé seulement des physiciens ou des pharmaciens maintenant sont demandés par des ingénieurs. Pour aider avec les réponses, une équipe de recherche au National Institute of Standards and Technology (NIST) a établi un instrument ultra-stable pour tirer sur avec effort des réseaux des atomes, un instrument qui peuvent manoeuvrer et retiennent la position d'une sonde atomique sur à moins 5 picometers, ou 0,000 000 000 5 centimètres. **

L'expérience de base utilise un instrument NIST-conçu inspiré au microscope de perçage d'un tunnel de lecture (STM). Les utilisations d'instrument de NIST comme sonde une fin, fil pur d'or tiré à l'extérieur à une extrémité tranchante. La sonde est touchée sur une surface plate d'or, entraînant les atomes d'extrémité et de surface coller, et graduellement écarté jusqu'à ce qu'un réseau d'unique-atome (voir le chiffre) soit formé et puis des ruptures. Le tour est de faire ceci avec un tel contrôle de position exquis que vous pouvez dire quand les deux derniers atomes sont sur le point de séparer, et jugez tout régulier ; vous pouvez à ce moment là mesurer la raideur et la conductibilité électrique du réseau d'unique-atome, avant de le briser pour mesurer sa force.

L'équipe de NIST a employé une combinaison de design intelligent et d'attention obsessionnelle aux sources d'erreur pour réaliser les résultats qui autrement exigeraient des efforts héroïques à l'isolement de vibration, selon l'ingénieur Jon Pratt. Un système fibreoptique monté juste à côté de la sonde utilise la même surface d'or touchée par la sonde en tant qu'un miroir dans un interféromètre optique classique capable de trouver des changements du mouvement bien plus petit que la longueur d'onde de la lumière. Le signe de l'interféromètre est employé pour régler l'écartement entre la surface et la sonde. Simultanément, un courant électrique minuscule circulant entre la surface et la sonde est mesuré pour déterminer quand la jonction s'est rétrécie aux deux derniers atomes en contact. Puisqu'il y a tellement peu d'atomes concernés, l'électronique peut enregistrer, avec la sensibilité d'unique-atome, les sauts distincts dans la conductivité comme jonction entre la sonde et des étroits de surface.

L'instrument neuf peut être appareillé avec un effort de recherche parallèle au NIST pour produire une force précise d'atomique-échelle senseur-pour l'exemple, un encorbellement comme une plongée microscopique dont la raideur a été étalonnée sur le Reste de la Force Électrostatique du NIST. Le Physicien Douglas Smith dit que la combinaison devrait rendre la mesure directe possible de la force entre deux atomes d'or d'une voie décelable aux normes nationales de mesure. Et parce que deux atomes quelconques d'or sont essentiellement identiques, cela donnerait à d'autres chercheurs une méthode directe d'étalonner leur matériel. « Nous sommes après que quelque chose que les gens qui font ce genre de mesure pourraient utiliser pendant qu'un benchmark pour étalonner leurs instruments sans devoir aller à toute la panne nous font, » Smith disent. « Que si l'expérience que vous effectuez s'étalonne parce que la mesure vous effectuez a des valeurs intrinsèques ? Vous pouvez effectuer une mesure électrique qui est assez facile et en observant la conductibilité vous pouvez dire quand vous avez obtenu à ce réseau d'unique-atome. Alors vous pouvez effectuer votre savoir mécanique de mesures ce qui ces forces devraient être et recalibrer votre instrument en conséquence. »

En plus de son application à la mécanique de nanoscale, dites l'équipe de NIST, la stabilité à long terme de leur système à l'échelle de picometer a la promesse pour étudier le mouvement des électrons en systèmes et spectroscopie unidimensionnels d'unique-molécule.

* La réponse, prévue à partir des modèles atomiques, devrait être quelque chose au-dessous de 2 nanonewtons, ou moins de 0,000 000 007 onces de force.

** D.T. Smith, J.R. Pratt, F. Tavazza, L.E. Levine et A.M. Chaka. Une plate-forme ultra-stable pour l'étude des réseaux d'unique-atome. J. APPL. Phys., en cours d'impression, Mars 2010.

Last Update: 13. January 2012 01:27

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