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

原子の構造を理解するヴァン測定の Der Waals Force のヘルプ

Published on January 28, 2011 at 5:50 AM

前例のない精密の原子と表面間の引力を測定して、物理学者アリゾナ州立大学は原子の構造の私達の理解を精製し、ナノテクノロジーを改善できるデータを作り出しました。 発見はジャーナル物理的な検討の文字で出版されました。

ヴァン der Waals 力は化学、生物学および物理学のために基本的です。 ただし、それらは最も弱い知られていた化学相互作用間にあります、従って調査し悪名高くにくいです。 この力は日常生活に気づくことは困難であるほど弱いです。 しかしマイクロ機械および nano ロボットの世界に掘り下げれば、力を - どこでも感じます。

助教授大学院生ヴィンチェンツォ Lonij は (残っている)、物理学アレックス Cronin の研究助手 Holmgren および学生キャサリン Klauss の物理学者が原子の構造を理解するのをよりよく助ける小さい力を測定するために格子を通して原子を発するのに使用された区域の維持を行います。

「コンポーネントを十分に小さくさせれば、結局このバンder Waals の潜在性は支配的な相互作用になりには始めます」ヴィンチェンツォ Lonij の彼の博士論文の一部として研究を導いた物理学の UA 部の大学院生を言いました。

「小さく作れば、 nano ロボットのための小さいギヤ、一緒の例えば、それらのギヤちょうど棒は止まり。 私達はよりよくこの力が」。どのように働くか理解したいと思います

バンder Waals 力を調査するためには、 Lonij および彼の協力者は Holmgren を決定します、キャシー Klauss および物理学アレックス Cronin の助教授は単一原子と表面間の相互作用を測定できる洗練された実験セットアップを設計しました。 物理学者は原子は調査することができる示し、粒子としておよび波として記述したことを量子力学を利用します。

「私達はマイクロスケールの棒杭の囲いのような格子を通して原子のビームを、ちょっと」、 Lonij 説明しました撃ちます。 「原子が格子を通ると同時に、耳障りな棒の表面と相互に作用し、私達はその相互作用を測定してもいいです」。

原子が格子のスリットを通ると同時に、バンder Waals 力はスリットを分ける棒にそれらを引き付けます。 強い相互作用、それが原子の弾道をどのようにによって水かプリズムを通るとき変更するか、ちょうど一条の光線のように曲げられます。

スリットの中間を通る波はそう比較的負担のないします。 一方では、原子の波のパスがスリットの端によって閉じれば、それは表面と相互に作用し、前方のビットをとばします、 「段階から物理学者が言うように」と。

「原子が格子を通った後、私達は波が強いバンder Waals の潜在性がどのように原子が表面と」。相互に作用していたときだったか私達に告げる段階からであるかどの位検出します、

それは、バンder Waals 力なしで、生命に神秘的なようである不可能でであって下さい。 例えば、それはそれらが非常に専門にされたジョブに取り掛かることを可能にする複雑な構造に折るために私達の体を構成する蛋白質を助けます。

電流を運ぶ金属か問題だけ影響を与える磁力とは違って、 2 つが互いの近くに非常にあればバンder Waals 力は何でも何でもにスタックさせます。 力がとても弱いので、処置は正確に理由であるのスケールを越えて私達の実社会のそのような力の証拠がなぜない、そして秘密をなぜ解くために私達が Lonij のような物理学者にそれを任せるか原子及びません。

最初に、彼は興味によって単に運転されましたと、 Lonij は言いました。 彼が彼のプロジェクトを開始したときに、彼は知りませんでした原子間の力を測定する新しい方法の原因となる変更するかもしれ、表面が原子について方法物理学者考えることを。

そして微笑と、彼は私がネザーランドからあるので、 「私考えました付け加えましたこの力を調査するために合っていたことを; van der Waals 氏はでしたオランダ語、余りに」。

原子芯電子がバンder Waals の潜在性に貢献することの証明に加えて、 Lonij および彼のグループは別の重要な発見をしました。

原子の構造を調査している世界中の物理学者はそれらが理論を可能にする基準のためにテストすることを原子がどのようにについての働き、相互に作用しているか努力しています。 「原子表面の潜在性の私達の測定そのような基準として」は Lonij 説明しました役立つことができます。 「私達は今新しい方法で原子模型をテストしてもいいです」。

単に小さい球ではないので対話型原子が困難どのようにであるか調査します。 その代り、それらは物理学者が多くのボディシステムと呼出すことです。 「原子他の粒子の全束から成っています、電子、中性子、プロトン、等」はと Lonij は言いました。

原子が全体として純電荷を保持しないのに、内部で動かす異なった荷電粒子はバンder Waals 力を作成するものが初めにです。

「すべての負電荷を保持する、すべての正電荷を保持するプロトンは同じところに常にありません電子ことであるか起こり何が。 従って担当する非常に速く変動している小さく小さい相違があることができます。 表面の近くの料金を置けば、画像の料金を誘導します。 非常に簡単方法では、原子が自身の反射に」。引き付けられることを言うことができます

鋭い数学と端正で、きれいで従順な事を好む物理学者に、互いのまわりで急上昇する多くの小粒子から構成されているそのようなシステムはピンで止めにくいです。 複雑化に追加するため、ほとんどの表面はきれいではないです。 Lonij がそれを置くので、 「理論と非常に汚れたシステムを比較することは大きな挑戦ですが、私達は把握しましたそれをとにかくする方法を」。

「このタイプの作業の大きい批評、 「はよく常にありました、この原子表面の潜在性を測定していますが、実際に測定しているものをそうあなたのように表面の見えが知らないもの知りません。」」

この問題を除去するためには、 Lonij のチームはそれぞれが同じ表面とどのように相互に作用していたか異なったタイプの原子を使用し、見ました。

「私達の技術 2 個の原子のどちらかのための潜在性を知っていないで潜在性の比率を与えます直接」はと彼は言いました。 「私が前に 5 年開始したときに、これらのタイプの測定の不確実性は 20% でした。 私達は 2% に持って来ましたそれをおろします」。

最も重要な発見は原子の外の電子より近距離で核の回りを回る原子の内部の電子が原子によってが表面と相互に作用している方法に影響を及ぼすことでした。

「私達はこれらの原子芯電子が原子表面の潜在性に貢献すること」、 Lonij を言いました示します、 「理論だけでどれが今まで確認されました。 これは原子芯電子が原子表面の潜在性に」。影響を与える最初の実験デモンストレーションです

「しかし多分より重要である何が」、彼はそれを向き直すことができること、 「またです付け加えました。 私達は今原子芯電子が原子表面の潜在性に影響を与えることがわかります。 私達はまたこれらの原子芯電子が原子模型で計算しにくいこともわかります。 従って私達は理論をよりよくさせる原子表面の潜在性の測定を使用してもいいです: 原子の理論」。

ソース: http://www.arizona.edu/

Last Update: 11. January 2012 10:55

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