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

Mäta Skåpbil Der Waals Tvinga Hjälp för Att Förstå Strukturera av Atoms

Published on January 28, 2011 at 5:50 AM

att Mäta dragningskraftarna mellan atoms och ytbehandlar med aldrig tidigare skådad precision, har Universitetar av Arizona fysiker producerat data som kunde raffinera vår överenskommelse av strukturera av atoms och förbättra nanotechnology. Upptäckten har publicerats i föra journal överLäkarundersökningen Granskar Märker.

Skåpbil der Waals styrkor är grunden för kemi, biologi och fysik. Emellertid är de bland svagast bekant kemiska växelverkan, så de är ökänt hårda till studien. Denna styrka är så svag att det är hårt att märka i vardagsliv. Men forska in i världen av mikro-bearbetar med maskin och nano-robotar, och du ska känselförnimmelse styrkan - överallt.

Doktoranden Vincent (lämnade) Lonij, den förbundna professorn av fysik Alex Cronin, forskning assistenten Ska Holmgren och studentdeltagaren Catherine Klauss utför underhåll på en van vid kammare strålar atoms till och med ett galler för att mäta en mycket liten styrka som hjälper bättre fysiker att förstå strukturera av atoms.

”Om du gör dina delar lilla nog, potentiella starter för denna skåpbil-der-Waals som slutligen blir framträdande växelverkan,”, sade Vincent Lonij, en doktorand i UA-avdelningen av fysik som ledde forskningen som del av hans doktors- te.

”Om du gör mycket litet, mycket litet utrustar för enrobot, till exempel utrustar de precis pinnen tillsammans och plugghäst till ett stopp. Vi önskar att förbättra förstår hur denna styrka fungerar.”,

Till studien Ska skåpbil-der-Waalsstyrkan, Lonij och hans medarbetare Holmgren, planlade Cathy Klauss och bundsförvantprofessorn av fysik Alex Cronin ett sofistikerat experimentellt ställer in som kan mäta växelverkan mellan singelatoms och en ytbehandla. Fysikerna tar fördel av quantummekaniker, som påstår, att atoms kan vara utstuderade och beskrev både som partiklar och som vinkar.

”Skjuter Vi en stråla av atoms till och med ett galler, sorterar av något liknande ettfjäll posteringstaket,” Lonij förklarade. ”Som atomsna passerar till och med gallret, påverkar varandra de med ytbehandla av gallret bommar för, och vi kan mäta den växelverkan.”,

Som atomsna passerar till och med slitsna i gallret, tilldrar skåpbil-der-Waalsstyrkan dem till bommar för att avskilja slitsna. Gilla precis en stråla av ljust är vridet, när den passerar bevattnar igenom eller en prisma Beroende av, hur starkt växelverkan, det ändrar atom'sens trajectory.

En vinkabortgång till och med en mitt av sliten gör så förhållandevis unencumbered. Å andra sidan om en atom vinkar, passerar vid slit'sen kantar tätt, det påverkar varandra med ytbehandla och hoppar over a bet framåt, ”ut ur arrangerar gradvis,” som fysikernågot att säga.

”Efter atomsna passerar till och med gallret, avkänner vi, hur mycket vinkar är ut ur arrangerar gradvis, som berättar oss hur starkt den potentiella skåpbilen-der-Waals var när atomsna påverkade varandra med ytbehandla.”,

Var omöjlig, Mystisk som den verkar, utan skåpbil-der-Waalsstyrkan, skulle liv. Till exempel hjälper den proteinerna som det vårt sminket förkroppsligar för att vika in i komplex strukturerar, som möjliggör dem för att gå omkring deras högt specialiserade jobb.

I Motsats Till den magnetiska dragningen som påverkar, belägger med metall endast, eller materien som bär en elektrisk ström, skåpbil-der-Waalsstyrkor, gör något att klibba till något, provided tvåna är extremt nästan varje annat. Därför Att styrkan är så svag, spänner dess handling inte det okända fjäll av atoms - som är exakt resonera därför det finns inget bevisar av en sådan styrka i vår dagliga värld och därför vi lämnar den till fysiker liksom Lonij för att riva upp dess hemligheter.

Initialt var han drivande enkelt vid kuriositet, sade Lonij. Då han startade hans att projektera, visste han inte att den skulle bly- till ett nytt långt av att mäta styrkorna mellan atoms och ytbehandlar som kan ändra långt fysikerfunderare om atoms.

Och med ett leende, tillfogade han, ”Mig tänkte att det skulle är passande till studien denna styrka, sedan I-förmiddagen från Nederländerna; Herr skåpbil der Waals var Holländsk, för.”,

Förutom att bevisa det kärna ur elektroner bidrar till den potentiella skåpbilen-der-Waals, Lonij och hans grupp som göras en annan viktig upptäckt.

Fysiker runt om världen, som studerar strukturera av atomen, strävar för riktlinjer som möjliggör dem för att testa deras teorier om hur atoms fungerar och påverkar varandra. ”Atom-ytbehandlar Våra mätningar av spänningar på burk serve som sådan riktlinjer,” Lonij förklarade. ”Kan Vi nu testa atom- teori i ett nytt långt.”,

Att Studera, hur växelverkande atoms är svåra, därför att de inte är enkelt mycket lilla, klumpa ihop sig. I stället är de vad fysikerappellen många-förkroppsligar system. ”Består en atom av en hel grupp av andra partiklar, elektroner, neutrons, protons, och så framåt,”, sade Lonij.

Även om atomen rymmer i sin helhet ingen netto elektrisk laddning, är de olika laddade partiklarna som är rörs omkring i dess inre, vad skapar skåpbil-der-Waalsstyrkan i första förlägger.

”Vad händer är att elektronerna, som rymmer alla negationladdning, och protonsna, som rymmer alla realitetladdning, är inte i samma förlägger alltid. Så kan du ha mycket lilla lite skillnader i laddning som fluctuating mycket fastar. Om du sätter en laddning nästan en ytbehandla, framkallar du en avbildaladdning. I som högt långt förenklades, kunde du något att säga som atomen tilldras till dess egna reflexion.”,

Till fysiker som föredrar saker som är proper, och rengöring och som är tractable med rakkniv-kor matematik, är ett sådan system som göras upp från många mindre partiklar som zoom runt om varje annan, svårt att klämma fast besegrar. Att tillfoga till komplikationen ytbehandlar mest är inte rent. Som Lonij sätter det, ”är Att Jämföra ett sådan smutsa nersystem till teorin en stor utmaning, men oss utklurat a långt för att göra det på något sätt.”,

”Var en stor kritik av denna typ av arbete alltid, ”väl, mäter du denna atom-ytbehandlar potentiellt, men du vet inte vad ytbehandlalooksnågot liknande så du inte vet vad du mäter egentligen. ””,

Att avlägsna detta problem Lonijs använde såg lag olika typer av atoms och hur varje påverkade varandra med samma ytbehandlar.

”Ger Vår teknik dig förhållandet av spänningar, direkt utan någonsin att veta det potentiellt för endera av de två atomsna,”, sade han. ”Då Jag startade fem år sedan, var osäkerheten i dessa typer av mätningar 20 procent. Vi kom med den besegrar till två procent.”,

Den viktigaste upptäckten var, att en atoms inre elektroner som orbiting nucleusen på ett mer nära spänner än atom'sens yttre elektroner, påverkan som atomen påverkar varandra långt med ytbehandla.

”Visar Vi att dessa kärnar ur elektroner bidrar till den potentiella atom-ytbehandla,”, sade Lonij, ”, var vilken endast bekant i teori till nu. Denna är den första experimentella demonstrationen som kärnar ur elektroner som, affekten atom-ytbehandlar spänningar.”,

”Men vad är kanske viktigare,” tillfogade han, ”är att du kan också vända den omkring. Vi vet nu att kärna urelektronaffekten atom-ytbehandlar spänningar. Vi vet också att dessa kärnar ur elektroner är hårda att beräkna i atom- teori. Så kan vi använda mätningar av atom-ytbehandlar spänningar att göra teorin bättre: Teorin av atomen.”,

Källa: http://www.arizona.edu/

Last Update: 26. January 2012 23:49

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