Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Nanoelectronics

Van Der Waals Mengukur Angkatan Membantu Memahami Struktur Atom

Published on January 28, 2011 at 5:50 AM

Mengukur gaya tarik menarik antara atom dan permukaan dengan presisi belum pernah terjadi sebelumnya, Universitas Arizona fisikawan telah menghasilkan data yang bisa memperbaiki pemahaman kita tentang struktur atom dan meningkatkan nanoteknologi. Penemuan ini telah dipublikasikan dalam jurnal Physical Review Letters.

Van der Waals merupakan dasar bagi kimia, biologi dan fisika. Namun, mereka termasuk interaksi kimia yang dikenal paling lemah, sehingga mereka terkenal sulit untuk belajar. Gaya ini sangat lemah sehingga sulit untuk melihat dalam kehidupan sehari-hari. Tapi menyelidiki dunia mikro-mesin dan nano-robot, dan Anda akan merasa memaksa - mana-mana.

Mahasiswa pascasarjana Vincent Lonij (kiri), profesor fisika Alex Cronin, asisten peneliti Will Holmgren dan mahasiswa sarjana Catherine Klauss melakukan pemeliharaan pada ruang yang digunakan untuk balok atom melalui kisi-kisi untuk mengukur kekuatan kecil yang membantu fisikawan lebih memahami struktur atom .

"Jika Anda membuat komponen Anda cukup kecil, akhirnya ini potensial van der-Waals-mulai menjadi interaksi yang dominan," kata Vincent Lonij, seorang mahasiswa pascasarjana di departemen UA fisika yang memimpin penelitian sebagai bagian dari tesis doktornya.

"Jika Anda membuat kecil, roda gigi kecil untuk nano-robot, misalnya, mereka hanya menempel gigi bersama-sama dan terhenti Kita ingin memahami lebih baik bagaimana kekuatan ini bekerja.."

Untuk mempelajari van der-Waals-, Lonij dan rekan kerja akan Holmgren, Cathy Klauss dan profesor fisika Alex Cronin dirancang setup eksperimental canggih yang dapat mengukur interaksi antara atom tunggal dan permukaan. Para fisikawan memanfaatkan mekanika kuantum, yang menyatakan bahwa atom dapat dipelajari dan dijelaskan baik sebagai partikel dan sebagai gelombang.

"Kami menembak balok atom melalui kisi-kisi, semacam seperti pagar skala mikro," jelas Lonij. "Sebagai atom melewati kisi-kisi, mereka berinteraksi dengan permukaan bar kisi, dan kita dapat mengukur interaksi itu."

Sebagai atom melewati celah di kisi-kisi, gaya van der-Waals-menarik mereka ke bar memisahkan celah. Tergantung pada seberapa kuat interaksi, itu perubahan lintasan atom, seperti seberkas cahaya dibengkokkan ketika melewati air atau prisma.

Sebuah gelombang melewati tengah celah tersebut sehingga relatif tidak terbebani. Di sisi lain, jika gelombang atom lewat dekat dengan tepi celah, itu berinteraksi dengan permukaan dan melompat sedikit ke depan, "keluar dari fase," sebagai fisikawan mengatakan.

"Setelah melewati kisi-kisi atom, kita mendeteksi berapa banyak gelombang yang keluar dari fase, yang mengatakan kepada kita seberapa kuat potensi van der-Waals-adalah ketika berinteraksi dengan atom-atom permukaan."

Misterius karena tampaknya, tanpa kekuatan van der-Waals-, kehidupan akan mustahil. Misalnya, membantu protein yang membentuk tubuh kita untuk melipat menjadi struktur kompleks yang memungkinkan mereka untuk pergi tentang pekerjaan mereka yang sangat khusus.

Tidak seperti tarik magnetik, yang mempengaruhi atau bahan logam hanya membawa arus listrik, van der-Waals-membuat tetap apa pun untuk apa pun, asalkan keduanya sangat dekat satu sama lain. Karena gaya adalah sangat lemah, aksinya tidak melampaui rentang skala atom - yang justru merupakan alasan mengapa tidak ada bukti seperti kekuatan di dunia kita sehari-hari dan mengapa kita meninggalkan ke fisikawan seperti Lonij untuk mengungkap nya rahasia.

Awalnya, ia didorong oleh rasa ingin tahu hanya, Lonij kata. Ketika ia memulai proyeknya, dia tidak tahu hal itu akan menyebabkan cara baru untuk mengukur kekuatan-kekuatan antara atom dan permukaan yang dapat mengubah cara berpikir tentang atom fisikawan.

Dan dengan tersenyum, ia menambahkan, "Saya pikir akan pas untuk mempelajari kekuatan ini, karena saya dari Belanda, Mr van der Waals adalah Belanda, juga."

Selain membuktikan bahwa elektron inti berkontribusi terhadap potensi van der-Waals-, Lonij dan kelompoknya membuat penemuan penting lain.

Fisikawan seluruh dunia yang sedang mempelajari struktur atom berjuang untuk benchmark yang memungkinkan mereka untuk menguji teori-teori mereka tentang bagaimana atom bekerja dan berinteraksi. "Pengukuran kami dari atom-permukaan potensi dapat berfungsi sebagai tolok ukur tersebut," jelas Lonij. "Kami sekarang dapat menguji teori atom dengan cara yang baru."

Mempelajari bagaimana atom berinteraksi sulit karena mereka tidak hanya bola kecil. Sebaliknya, mereka adalah apa fisikawan sebut banyak-tubuh sistem. "Sebuah atom terdiri dari sejumlah besar partikel lain, elektron, neutron, proton, dan sebagainya," kata Lonij.

Meskipun atom secara keseluruhan tidak memegang muatan listrik bersih, partikel bermuatan yang berbeda bergerak di dalam interior adalah apa yang membuat van der-Waals-di tempat pertama.

"Apa yang terjadi adalah bahwa elektron, yang memegang semua muatan negatif, dan proton, yang memegang semua muatan positif, tidak selalu di tempat yang sama Sehingga Anda dapat memiliki sedikit perbedaan kecil dalam biaya yang berfluktuasi sangat cepat.. Jika Anda menempatkan muatan dekat dengan permukaan, Anda menginduksi biaya gambar Dalam cara yang sangat sederhana, Anda bisa mengatakan atom tertarik untuk refleksi sendiri.. "

Untuk fisikawan, yang lebih suka hal-hal rapi dan bersih dan penurut dengan tajam matematika, sistem seperti itu, terdiri dari partikel yang lebih kecil meluncur sekitar satu sama lain, sulit untuk dijabarkan. Untuk menambah komplikasi, permukaan yang paling tidak bersih. Sebagai Lonij katakan, "Membandingkan sistem seperti kotor untuk teori merupakan tantangan besar, tapi kami menemukan cara untuk tetap melakukannya."

"Sebuah kritik besar jenis pekerjaan selalu adalah," baik, kau mengukur potensi ini atom-permukaan, tetapi Anda tidak tahu apa yang tampak seperti permukaan sehingga Anda tidak tahu apa yang Anda benar-benar mengukur. " "

Untuk menghilangkan masalah ini, tim Lonij yang digunakan berbagai jenis atom dan melihat bagaimana masing-masing berinteraksi dengan permukaan yang sama.

"Teknik kami memberi Anda rasio potensi langsung tanpa pernah mengetahui potensi untuk salah satu dari dua atom," katanya. "Ketika saya mulai lima tahun lalu, ketidakpastian dalam jenis pengukuran adalah 20 persen Kami membawanya ke dua persen.."

Penemuan yang paling signifikan adalah bahwa elektron dalam atom, yang mengorbit nukleus pada jarak dekat daripada elektron terluar atom, mempengaruhi cara berinteraksi dengan atom permukaan.

"Kami menunjukkan bahwa elektron-elektron inti berkontribusi potensi atom-permukaan," kata Lonij, "yang hanya dikenal dalam teori sampai sekarang ini adalah demonstrasi eksperimental pertama bahwa elektron inti atom-permukaan mempengaruhi potensi.."

"Tapi apa mungkin lebih penting," ia menambahkan, "adalah bahwa Anda juga dapat mengubah di sekitar Kita sekarang tahu bahwa elektron inti atom-permukaan mempengaruhi potensi.. Kita juga tahu bahwa elektron-elektron inti sulit untuk menghitung dalam teori atom. Jadi kita dapat menggunakan pengukuran dari atom-permukaan potensi untuk membuat teori yang lebih baik: Teori atom ".

Sumber: http://www.arizona.edu/

Last Update: 5. October 2011 18:47

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit