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Posted in | Nanoelectronics

माप वान डेर वाल्स सेना के परमाणुओं की संरचना समझने में मदद करता है

Published on January 28, 2011 at 5:50 AM

अभूतपूर्व परिशुद्धता के साथ परमाणुओं और सतहों के बीच आकर्षक बलों को मापने, एरिजोना भौतिकविदों विश्वविद्यालय के डेटा का उत्पादन किया है कि परमाणुओं की संरचना की हमारी समझ को परिष्कृत और नैनो में सुधार सकता है. खोज शारीरिक समीक्षा पत्र पत्रिका में प्रकाशित किया गया है.

वान डेर वाल्स बलों के रसायन शास्त्र, जीव विज्ञान, भौतिकी और के लिए मौलिक हैं. हालांकि, वे कमजोर ज्ञात रासायनिक बातचीत के बीच में हैं, तो वे कुख्यात अध्ययन करने के लिए मुश्किल हैं. यह शक्ति इतनी कमजोर है कि यह मुश्किल है के लिए रोजमर्रा की जिंदगी में सूचना है. लेकिन सूक्ष्म मशीनों और नैनो रोबोट की दुनिया में तल्लीन, तुम और बल महसूस होगा हर जगह.

स्नातक छात्र विन्सेंट Lonij (बाएं), भौतिकी एलेक्स क्रोनिन के एसोसिएट प्रोफेसर, अनुसंधान सहायक Holmgren और स्नातक छात्र कैथरीन Klauss एक झंझरी के माध्यम से बीम परमाणुओं के लिए इस्तेमाल किया कि भौतिकविदों बेहतर परमाणुओं की संरचना को समझने में मदद करता है एक छोटे से बल को मापने के चैम्बर पर रखरखाव प्रदर्शन करेंगे .

"यदि आप अपने घटक काफी छोटा है, अंत में इस संभावित वैन डेर - वाल्स प्रमुख बातचीत बनने शुरू होता है" विन्सेन्ट Lonij, भौतिकी के UA विभाग में एक स्नातक छात्र है जो डॉक्टरेट अपने शोध के हिस्से के रूप में में अनुसंधान का नेतृत्व ने कहा.

"यदि आप एक नैनो रोबोट के लिए छोटे, छोटे गियर बनाने के लिए, उदाहरण के लिए, उन गियर सिर्फ एक साथ चिपके रहते हैं और एक को रोकने के लिए पीस हम को बेहतर समझने के लिए कैसे काम करता है इस बल चाहते हैं."

वैन-der वाल्स बल Lonij, और उसके सह कार्यकर्ताओं का अध्ययन Holmgren, कैथी Klauss और भौतिकी एलेक्स क्रोनिन के एसोसिएट प्रोफेसर के एक परिष्कृत प्रयोगात्मक सेटअप है कि एकल परमाणुओं और सतह के बीच बातचीत उपाय कर सकते हैं डिजाइन करेंगे. भौतिकविदों क्वांटम यांत्रिकी, जो बताता है कि परमाणु और अध्ययन किया जा सकता है दोनों कणों के रूप में और लहरों के रूप में वर्णित लाभ ले लो.

"हम एक झंझरी के माध्यम से परमाणुओं की एक बीम गोली मार, तरह सूक्ष्म पैमाने पर पहरे पर तैनात बाड़ की तरह" Lonij समझाया. "के रूप में परमाणुओं झंझरी के माध्यम से गुजरती हैं, वे झंझरी सलाखों की सतह के साथ बातचीत, और हम है कि बातचीत उपाय कर सकते हैं."

के रूप में परमाणुओं झंझरी में slits के माध्यम से गुजरती हैं, वैन डेर - वाल्स बल उन्हें slits के अलग सलाखों के लिए आकर्षित. के आधार पर कैसे मजबूत बातचीत, यह सिर्फ प्रकाश की एक किरण की तरह है परमाणु प्रक्षेपवक्र परिवर्तन, जब यह पानी या एक चश्मे के माध्यम से गुजरता तुला हुआ है.

भट्ठा के बीच से गुजर लहर करता है तो अपेक्षाकृत अभारग्रस्त. दूसरी ओर, अगर एक परमाणु लहर भट्ठा किनारों के पास से गुजरता है, यह सतह के साथ interacts और थोड़ा आगे रुक जाती है "चरण से बाहर", के रूप में भौतिकविदों कहना.

"के बाद परमाणुओं झंझरी के माध्यम से गुजरती हैं, हम पता लगाने के लिए कितना लहरों चरण है, जो हमें बताता है कैसे मजबूत वैन डेर - वाल्स संभावित था जब परमाणुओं सतह के साथ बातचीत से बाहर हैं."

मिस्टीरियस के रूप में यह लगता है, वैन डेर - वाल्स बल के बिना, जीवन असंभव होगा. उदाहरण के लिए, यह प्रोटीन है कि मेकअप हमारे शरीर की जटिल संरचना है कि उन्हें उनके अति विशिष्ट नौकरियों के बारे में जाने के लिए सक्षम में गुना में मदद करता है.

चुंबकीय आकर्षण है, जो केवल धातुओं या एक बिजली के वर्तमान मामला ले जाने को प्रभावित करता है के विपरीत, वैन-der वाल्स बल कुछ भी करने के लिए कुछ भी छड़ी बनाने के दो प्रदान कर रहे हैं एक दूसरे के बेहद करीब. क्योंकि बल इतना कमजोर है, अपनी कार्रवाई परमाणुओं के पैमाने से परे नहीं रेंज करता है - जो ठीक कारण है कि हमारी रोजमर्रा की दुनिया में इस तरह के एक शक्ति के कोई सबूत नहीं है और हम Lonij जैसे भौतिकविदों के लिए क्यों यह छोड़ने के लिए सुलझाना अपने रहस्य.

प्रारंभ में, वह बस जिज्ञासा से प्रेरित था, Lonij कहा. जब वह अपनी परियोजना शुरू कर दिया है, वह नहीं जानता था कि यह है कि जिस तरह से भौतिकविदों परमाणुओं के बारे में लगता है बदल सकता है परमाणुओं और सतहों के बीच बलों को मापने का एक नया तरीका करने के लिए नेतृत्व करेंगे.

और एक मुस्कान के साथ, उन्होंने कहा, "मैंने सोचा था कि यह इस बल का अध्ययन करने के लिए फिटिंग, के बाद से मैं नीदरलैण्ड से हूँ, श्री वान डर वाल्स डच किया गया था, भी."

साबित करना है कि कोर इलेक्ट्रॉनों वैन डेर - वाल्स संभावित योगदान के अलावा, Lonij और उनके समूह के एक अन्य महत्वपूर्ण खोज की.

जो परमाणु की संरचना का अध्ययन कर रहे हैं दुनिया भर में भौतिक मानक के लिए प्रयास कर रहे हैं कि उन्हें कैसे परमाणुओं काम और बातचीत के बारे में उनके सिद्धांतों का परीक्षण करने के लिए सक्षम. "हमारे परमाणु सतह क्षमता के माप इस तरह के मानक के रूप में सेवा कर सकते हैं" Lonij समझाया. "अब हम एक नए तरीके से परमाणु सिद्धांत का परीक्षण कर सकते हैं."

अध्ययन कैसे परमाणुओं बातचीत मुश्किल है क्योंकि वे बस छोटे गेंदों नहीं हैं. इसके बजाय, वे कर रहे हैं भौतिकविदों क्या कई शरीर प्रणालियों को बुलाओ. "एक परमाणु अन्य कणों, इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रॉन, प्रोटॉन, और इतना आगे की एक पूरी गुच्छा के होते हैं" Lonij कहा.

हालांकि एक पूरे के रूप में परमाणु नहीं शुद्ध इलेक्ट्रिक चार्ज रखती है, अलग चार्ज कणों इसके इंटीरियर में घूम रहे हैं क्या पहली जगह में वैन-der-वाल्स बल बनाने के.

"क्या होता है कि इलेक्ट्रॉनों, जो सभी नकारात्मक चार्ज पकड़ और प्रोटॉन, जो सभी सकारात्मक चार्ज पकड़, हमेशा एक ही जगह में नहीं हैं तो तुम प्रभार में छोटे मतभेद है कि उतार - चढ़ाव बहुत तेजी से कर रहे हो सकता है. यदि आप एक सतह के करीब आरोप लगाया, तो आप एक छवि प्रभार प्रेरित एक अत्यधिक सरल तरीका में, आप कह सकते हैं परमाणु अपने स्वयं के प्रतिबिंब के लिए आकर्षित किया है. "

भौतिकविदों के लिए, जो बातें साफ और स्वच्छ और उस्तरा तेज गणित, एक ऐसी प्रणाली है, कई छोटे एक दूसरे के आसपास zooming कणों से बना के साथ विनयशील पसंद करते हैं, नीचे पिन करने के लिए मुश्किल है. जटिलता को जोड़ने के लिए, अधिकांश सतहों को साफ नहीं कर रहे हैं. Lonij यह कहते हैं, "सिद्धांत के ऐसे गंदे प्रणाली तुलना एक बड़ी चुनौती है, लेकिन हम वैसे भी यह तरीका सोचा."

"काम के इस प्रकार का एक बड़ा आलोचना हमेशा किया गया था, 'ठीक है, तुम इस संभावित परमाणु सतह को मापने रहे हैं, लेकिन आप नहीं जानते कि सतह क्या ताकि आप नहीं जानते कि क्या तुम सच में मापने रहे हैं की तरह लग रहा है.' "

इस समस्या को खत्म करने करने के लिए, Lonij टीम परमाणुओं के विभिन्न प्रकार इस्तेमाल किया और कैसे प्रत्येक एक ही सतह के साथ बातचीत पर देखा.

"हमारी तकनीक तुम कभी दो परमाणुओं के लिए या तो क्षमता को जानने के बिना क्षमता के अनुपात देता है सीधे," उन्होंने कहा. "जब मैं पांच साल पहले शुरू किया था, माप के इन प्रकार में अनिश्चितता 20 प्रतिशत था हम इसे लाया दो प्रतिशत से नीचे."

सबसे महत्वपूर्ण खोज थी कि एक परमाणु इलेक्ट्रॉनों भीतर है, परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉनों की तुलना में एक करीब रेंज में नाभिक की परिक्रमा, जिस तरह से परमाणु सतह के साथ सूचना का आदान प्रदान को प्रभावित.

"हम बताते हैं कि इन कोर इलेक्ट्रॉनों संभावित परमाणु सतह योगदान," Lonij कहा, "जो अब तक केवल सिद्धांत रूप में जाना जाता था यह पहला प्रयोगात्मक प्रदर्शन है कि कोर इलेक्ट्रॉनों परमाणु सतह की क्षमता को प्रभावित है."

"लेकिन शायद अधिक महत्वपूर्ण," उन्होंने कहा, "है कि आप भी इसे चारों ओर मोड़ सकते हैं अब हम जानते हैं कि कोर इलेक्ट्रॉनों परमाणु सतह की क्षमता को प्रभावित. हम यह भी जानते हैं कि इन कोर इलेक्ट्रॉनों परमाणु सिद्धांत में गणना करने के लिए मेहनत कर रहे हैं. तो हम परमाणु सतह क्षमता की माप का उपयोग सिद्धांत को बेहतर बनाने के कर सकते हैं: परमाणु सिद्धांत ".

स्रोत: http://www.arizona.edu/

Last Update: 4. October 2011 23:39

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