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Il Nuovo Strumento Può Delicato Catena di Tirata degli Atomi A Parte

Published on March 31, 2010 at 6:38 PM

Dovete Quanto duro tirare un singolo atomo de-opinione-oro stacchiamolo dall'estremità di una catena degli atomi simili? * È una misura del progresso sorprendente in nanotecnologia che interroga che avrebbe interessato una volta soltanto i fisici o ai chimici ora stanno chiedendi dagli ingegneri. Per aiutare con le risposte, un gruppo di ricerca al National Institute of Standards and Technology (NIST) ha sviluppato uno strumento ultra-stabile per la trazione sulle catene degli atomi, uno strumento che possono manovrare e tengono la posizione di una sonda atomica a dentro 5 picometers, o 0,000 000 000 5 centimetri. **

L'esperimento di base utilizza uno strumento NIST-progettato ispirato dal microscopio di traforo di scansione (STM). Gli usi dello strumento del NIST come sonda un collegare fine e puro dell'oro estratto ad un suggerimento marcato. La sonda è toccata ad una superficie piana dell'oro, inducendo gli atomi della superficie e del suggerimento a saldare e separato gradualmente fino a formare una catena dell'unico atomo (si veda la figura) e poi rotture. Il trucco è di fare questo con tale controllo posizionale squisito che potete dire quando gli ultimi due atomi si accingono a separato e giudicate tutto costante; potete a quella misura del punto la rigidezza e la conduttanza elettrica della catena dell'unico atomo, prima della rottura per misurare la sua concentrazione.

Il gruppo del NIST ha usato una combinazione di progettazione abile e di attenzione ossessiva alle sorgenti dell'errore per raggiungere i risultati che avrebbero richiesto altrimenti gli sforzi eroici ad isolamento antivibrante, secondo l'ingegnere Jon Pratt. Un sistema a fibra ottica ha montato appena accanto agli usi della sonda la stessa superficie dell'oro commovente dalla sonda come uno specchio in un interferometro ottico classico capace di rilevazione dei cambiamenti nel movimento ben più piccolo della lunghezza d'onda di indicatore luminoso. Il segnale dall'interferometro è usato per gestire la differenza fra superficie e la sonda. Simultaneamente, una corrente elettrica minuscola che scorrono fra la superficie e la sonda è misurata per determinare quando la giunzione ha limitato agli ultimi due atomi in contatto. Poiché ci sono così pochi atomi in questione, l'elettronica può registrare, con la sensibilità dell'unico atomo, i salti distinti nella conducibilità come la giunzione fra la sonda e gli stretti della superficie.

Il nuovo strumento può essere accoppiato con sforzo parallelo della ricerca al NIST per creare una forza accurata sensore-per l'esempio, una trave a mensola del tipo di immersione microscopica del atomico-disgaggio di cui la rigidezza è stata calibrata sul Bilanciamento della Forza Elettrostatica del NIST. Il Fisico Douglas Smith dice che la combinazione dovrebbe effettuare possibile la misura diretta di forza fra due atomi dell'oro in un modo imputabile agli standard nazionali di misura. E perché tutti gli due atomi dell'oro sono essenzialmente identici, quello dare ad altri ricercatori un metodo diretto di calibratura della loro strumentazione. “Siamo dopo che qualcosa che la gente che fa questo genere di misura potrebbe usare mentre un benchmark per calibrare i loro strumenti senza dovere andare a tutta la difficoltà noi fa,„ Smith dica. “Che Cosa se l'esperimento che state eseguendo si calibra perché la misura state effettuando ha valori intrinsechi? Potete effettuare una misura elettrica che è equo facile ed osservando la conduttanza potete dire quando avete ottenuto a questa catena dell'unico atomo. Poi potete fare vostro sapere meccanico di misure che cosa quelle forze dovrebbero essere e ricalibrare il vostro strumento di conseguenza.„

Oltre alla sua applicazione ai meccanici del nanoscale, dica il gruppo del NIST, la stabilità a lungo termine del loro sistema al disgaggio del picometer ha promessa per lo studio del movimento degli elettroni in sistemi e spettroscopia unidimensionali della unico molecola.

* La risposta, calcolata dai modelli atomici, dovrebbe essere qualcosa al di sotto di 2 nanonewtons, o di meno di 0,000 000 007 once di forza.

** D.T. Smith, J.R. Pratt, F. Tavazza, L.E. Levine e DI MATTINA Chaka. Una piattaforma ultra-stabile per lo studio delle catene dell'unico atomo. J. Appl. Phys., in stampa, Marzo 2010.

Last Update: 13. January 2012 00:52

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