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

Измеряя Помощь Van Der Waals Усилия для того чтобы Понять Структуру Атомов

Published on January 28, 2011 at 5:50 AM

Измеряющ привлекательные усилия между атомами и поверхностями с беспрецедентный точностью, физики Университета Аризоны производили данные которые смогли уточнить наше вникание структуры атомов и улучшить нанотехнологию. Открытие было опубликовано в Письмах Просмотрения журнала Физических.

Усилия Van der Waals основные для химии, биологии и физики. Однако, они среди самых слабых известных химических взаимодействий, поэтому они заведомо трудны для того чтобы изучить. Это усилие настолько слабо что трудно заметить в обычной жизни. Но delve в мир микро--машин и nano-роботов, и вы будете чувствовать усилие - везде.

Аспирант Винсент (выйденное) Lonij, адъюнкт-профессор физики Алекса Cronin, ассистента по исследованиям Holmgren и студент-старшекурсника Катрина Klauss выполнит обслуживание на камере используемой для того чтобы испустить лучи атомы через решетку для того чтобы измерить малюсенькое усилие которое помогает физикам более лучше понять структуру атомов.

«Если вы делаете ваши компоненты малым достаточно, то окончательно этот потенциал фургона-der-Waals начинает стать доминантным взаимодействием,» сказал Винсент Lonij, аспиранта в отделе UA физики который вел исследование как часть его докторского тезиса.

«Если вы делаете малюсенькие, малюсенькие шестерни для nano-робота, например, ручки тех шестерен как раз совместно и молотилки к остановке. Мы хотим более лучше понять как это усилие работает.»

Для того чтобы изучить усилие фургона-der-Waals, Lonij и его сотрудники Завещают Holmgren, Cathy Klauss и адъюнкт-профессор физики Алекса Cronin конструировал изощренное экспириментально настроение которое может измерить взаимодействия между одиночными атомами и поверхностью. Физики принимают преимущество квантовой механики, которая заявляет что атомы можно изучить и описала и как частицы и как волны.

«Мы снимаем луч атомов через решетку, вид как загородки пикетчика микромасштаба,» Lonij объяснили. «По Мере Того Как атомы проходят через решетку, они взаимодействуют с поверхностью grating адвокатских сословий, и мы можем измерить то взаимодействие.»

По Мере Того Как атомы проходят через разрезы в решетке, усилие фургона-der-Waals привлекает их к адвокатским сословиям отделяя разрезы. В зависимости от как сильно взаимодействие, оно изменяет траекторию атома, как раз как луч свет гнет когда оно проходит через воду или призму.

Волна пропуская через середину разреза делает настолько относительно необременённый долгами. С другой стороны, если пропуски волны атома закрывают краями разреза, то он взаимодействует с поверхностью и прыгает бит вперед, «из участка,» по мере того как физики говорят.

«После Того Как атомы проходят через решетку, мы обнаруживаем насколько волны из участка, который говорит нам как сильно потенциал фургона-der-Waals был когда атомы взаимодействовали с поверхностью.»

Загадочно по мере того как кажется, без усилия фургона-der-Waals, жизнью был невозможна. Например, она помогает протеинам которые составляют наши тела для того чтобы сложить в сложные структуры которые позволяют они пойти около их сильно специализированные работы.

Не Похож На магнитную привлекательность, которая влияет на только металлы или дело нося электрический ток, усилия фургона-der-Waals делают что-нибыдь вставить к что-нибыдь, при условии 2 весьма близко к одину другого. Потому Что усилие настолько слабо, свое действие не колебается за маштабом атомов - который точно причина почему никакое доказательство такого усилия в нашем ежедневном мире и почему мы выходим он к физикам как Lonij для того чтобы unravel свои секреты.

Первоначально, он управлялся просто любопытством, Lonij сказало. Когда он начал его проект, он не знал он ведет к новому путю измерять усилия между атомами и поверхности которые могут изменить физики путя думают о атомах.

И с усмешкой, он добавил, «Я думал что он будет приспосабливать для того чтобы изучить это усилие, в виду того что Я от Нидерланды; Г-н фургон der Waals был Голландск, слишком.»

В дополнение к доказывать что электроны сердечника внести вклад в потенциал фургона-der-Waals, Lonij и его группа сделали другое важное открытие.

Физики вокруг мира которые изучают структуру атома стремятся для отметок уровня которые позволяют они испытать их теории о как атомы работают и взаимодействуют. «Наши измерения потенциалов атом-поверхности могут служить как таковой отметки уровня,» Lonij объяснили. «Мы можем теперь испытать атомную теорию в новом путе.»

Изучающ как атомы взаимодействующие трудны потому что они нет просто малюсеньких шариков. Вместо, они чего физики вызывают системами много-тела. «Атом состоит из всего пука других частиц, электроны, нейтроны, протоны, и прочее,» Lonij сказало.

Даже если атом в целом не держит никакой сетчатый электрический заряд, различные запряженные частицы двигая вокруг в свой интерьер что создает усилие фургона-der-Waals во-первых.

«Что случается что электроны, которые держат полностью отрицательный заряд, и протоны, которые держат полностью положительную обязанность, нет всегда в то самых местах. Так вы можете иметь малюсенькие маленькие разницы в обязанности которые изменяют очень быстро. Если вы кладете обязанность близко к поверхности, то вы наводите зеркальное изображение заряда. В сильно упрощенном путе, вы смогли сказать что атом привлечен к своему собственному отражению.»

К физикам, которые предпочитают вещи опрятные и чистые и tractable с бритв-острой математикой, такая система, составленная от много более малых частиц сигналя вокруг одина другого, трудна для того чтобы приколоть вниз. Для того чтобы добавить к усложнению, большинств поверхности не чисты. По Мере Того Как Lonij кладет его, «Сравнивать такую пакостную систему к теории настоящий вызов, но мы вычисляли вне путь сделать его так или иначе.»

«Большой критицизм этого типа работы всегда был, «хорошо, вы измеряете этот потенциал атом-поверхности, но вы не знаете чего поверхностные взгляды как так вы не знают чего вы действительно измеряете. «»

Для того чтобы исключить эту проблему, команда Lonij использовала разные виды атомов и смотрела как каждое взаимодействовало с такой же поверхностью.

«Наш метод дает вам коэффициент потенциалов сразу без всегда знать потенциал для того из 2 атомов,» он сказал. «Когда Я начал 5 лет тому назад, неопределенность в этих типах измерений была 20 процентов. Мы принесли его опускаем до 2 процента.»

Значительно открытие было что электроны атома внутренние, двигая по орбите ядро на более близкое растояние чем электроны атома наружные, влияют на путь атом взаимодействует с поверхностью.

«Мы показываем что эти электроны сердечника внести вклад в потенциал атом-поверхности,» Lonij сказали, «что только не будет знано в теории до теперь. Это первая экспириментально демонстрация которой электроны сердечника влияют на потенциалы атом-поверхности.»

«Но что возможно важне,» он добавил, «что вы можете также повернуть его вокруг. Мы теперь знаем что электроны сердечника влияют на потенциалы атом-поверхности. Мы также знаем что эти электроны сердечника трудны для того чтобы высчитать в атомной теории. Так мы можем использовать измерения потенциалов атом-поверхности сделать теорию более лучшей: Теория атома.»

Источник: http://www.arizona.edu/

Last Update: 11. January 2012 11:04

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