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O Instrumento Novo Pode Delicada Corrente de Tracção dos Átomos Distante

Published on March 31, 2010 at 6:38 PM

Como duramente você tem que puxar em um único átomo -let's palavra-ouro o destacar da extremidade de uma corrente de átomos como? * É uma medida do progresso surpreendente na nanotecnologia que questiona que uma vez interessaria somente físicos ou os químicos estão sendo perguntados agora por coordenadores. Para ajudar com as respostas, uma equipa de investigação no National Institute of Standards and Technology (NIST) construiu um instrumento ultra-estável para rebocar em correntes dos átomos, um instrumento que pudessem manobrar e guardarassem a posição de uma ponta de prova atômica a dentro 5 picometers, ou 0,000 000 000 5 centímetros. **

A experiência básica usa um instrumento NIST-projetado inspirado pelo microscópio da escavação de um túnel da exploração (STM). Os usos do instrumento do NIST como uma ponta de prova um fio fino, puro do ouro prolongado a uma ponta afiada. A ponta de prova é tocada a uma superfície plana do ouro, fazendo com que os átomos da ponta e da superfície liguem-se, e afastado gradualmente até que uma corrente do único-átomo (veja a figura) esteja formada e então rupturas. O truque é fazer isto com tal controle posicional excelente que você pode dizer quando os últimos dois átomos estão a ponto de separar, e mantem tudo constante; você pode nesse ponto medir a rigidez e a condutibilidade elétrica da corrente do único-átomo, antes de quebrá-la para medir sua força.

A equipe do NIST usou uma combinação de projecto inteligente e de atenção obsessiva às fontes de erro para conseguir os resultados que de outra maneira exigiriam esforços heróicos no isolamento de vibração, de acordo com o coordenador Jon Pratt. Um sistema da fibra óptica montou apenas ao lado dos usos da ponta de prova a mesma superfície do ouro tocada pela ponta de prova como um espelho em um interferómetro óptico clássico capaz de detectar mudanças no movimento distante menor do que o comprimento de onda da luz. O sinal do interferómetro é usado para controlar a diferença entre a superfície e a ponta de prova. Simultaneamente, uma corrente elétrica minúscula que fluem entre a superfície e a ponta de prova são medidas para determinar quando a junção reduziu aos últimos dois átomos no contacto. Porque há tão poucos átomos envolvidos, a eletrônica pode registrar, com sensibilidade do único-átomo, os saltos distintos na condutibilidade como a junção entre a ponta de prova e os estreitos da superfície.

O instrumento novo pode ser emparelhado com um esforço de pesquisa paralelo no NIST para criar uma força exacta sensor-para o exemplo, um microscópico da atômico-escala mergulho-placa-como o modilhão cuja a rigidez foi calibrada no Balanço da Força Electrostática do NIST. O Físico Douglas Smith diz que a combinação deve fazer possível a medida directa de uma força entre dois átomos do ouro em uma maneira rastreável aos padrões nacionais da medida. E porque todos os dois átomos do ouro são essencialmente idênticos, isso daria a outros pesquisadores um método directo de calibrar seu equipamento. “Nós somos depois que algo que os povos que fazem este tipo da medida poderiam usar como uma marca de nível para calibrar seus instrumentos sem ter que ir a todo o problema nós faz,” Smith dizem. “Que se a experiência que você está executando calibra-se porque a medida você está fazendo tem valores intrínsecos? Você pode fazer uma medida elétrica que seja razoavelmente fácil e observando a condutibilidade você possa dizer quando você obteve a esta corrente do único-átomo. Então você pode fazer seu saber mecânico das medidas o que aquelas forças devem ser e aferir novamente seu instrumento em conformidade.”

Além do que sua aplicação aos mecânicos do nanoscale, diga a equipe do NIST, a estabilidade a longo prazo do seu sistema na escala do picometer tem a promessa para estudar o movimento dos elétrons em sistemas de uma dimensão e em espectroscopia da único-molécula.

* A resposta, calculada dos modelos atômicos, deve ser algo sob 2 nanonewtons, ou menos de 0,000 000 007 onças da força.

** D.T. Smith, J.R. Pratt, F. Tavazza, L.E. Levine e A M. Chaka. Uma plataforma ultra-estável para o estudo de correntes do único-átomo. J. Appl. Phys., na imprensa, Em março de 2010.

Last Update: 12. January 2012 23:41

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