Posted in | Nanoelectronics

测量范德华力,有助于了解原子结构

Published on January 28, 2011 at 5:50 AM

以前所未有的精度测量原子和表面之间的引力,亚利桑那大学的物理学家所产生的数据,可以改进我们的的了解原子结构和提高纳米技术。这一发现已发表在杂志“物理评论快报”。

范德华力是化学,生物学和物理学的基础。然而,他们当中最弱的,已知的化学相互作用,所以他们是出了名的刻苦学习。这种力量是如此之弱,这是很难注意到日常生活中。但深入的微型机器和纳米机器人的世界,你会感受到的力 - 无处不在。

研究生文森特Lonij(左),亚历克罗宁物理学副教授,研究助理将Holmgren说和本科学生凯瑟琳Klauss上执行维护通过光栅束原子来衡量一个微小的力量,有助于物理学家更好地了解原子结构的一腔。

Lonij文森特,在物理学的UA部门领导作为他的博士论文的一部分研究的研究生,说:“”如果你的组件足够小,最终这款车DER范德华潜力开始成为占主导地位的互动。

“例如,如果你做出微小的纳米机器人,微小的齿轮,这些齿轮粘在一起,停顿下来,我们希望更好地了解这股力量是如何工作的。”

为了研究面包车DER - Waals力,Lonij和他的同事Holmgren说,凯蒂Klauss和物理学副教授亚历克罗宁设计了一个复杂的实验装置,可以测量单个原子和表面之间的相互作用。物理学家利用量子力学,其中指出,原子可以研究和两个粒子和波的优势。

“我们拍摄原子束通过光栅,有点像一个微观尺度的炕头,”Lonij解释。 “由于原子通过光栅通过,它们之间相互作用与栅条的表面,我们可以衡量这种互动。”

由于原子通过在光栅狭缝通过,面包车DER Waals力,吸引他们到酒吧分隔开衩。根据有多强的相互作用,它改变了原子的轨迹,就像一束光是弯曲的,当它通过水或棱镜传递。

A波穿过狭缝中这样做的相对支配。另一方面,如果一个原子的波经过近狭缝的边缘,它与表面相互作用,并跳过前面有点“异相”,作为物理学家说。

“后原子通过光栅的传球,我们发现了多少波的阶段,它告诉我们有多强面包车DER范德华潜力当原子与表面相互作用。”

神秘的,因为它似乎没有客DER - Waals力,生活会是不可能的。例如,它可以帮助蛋白质,使我们的身体折叠成复杂的结构,使他们能够对他们的高度专业化的工作中去。

客DER范德华力与磁吸引力,这只会影响承载电流的金属或问题,使任何坚持什么,提供了两个极为接近对方。因为力是如此之弱,其行动并不范围以外的原子规模 - 而这恰恰是没有证据表明这种力量在我们的日常生活世界的原因有,为什么我们离开如Lonij物理学家揭开其秘密。

起初,他根本是由好奇心驱动的,Lonij说。当他开始自己的项目,他不知道它会导致一个新的方法测量原子和表面之间的势力可能会改变物理学家认为原子的方式。

面带微笑,他补充说,“我认为这将拟合研究这股力量,因为我是从荷兰,范德华先生是荷兰人,太。”

除了证明,核心电子贡献面包车DER范德华潜力,Lonij和他的小组提出的另一项重要发现。

世界各地的物理学家研究原子结构,正在努力为基准,使他们能够测试他们的理论,原子是如何工作和互动。 “我们的测量原子表面电位可以作为这样的基准,”Lonij解释。 “我们现在可以测试一种新的方式的原子理论。”

研究如何原子交互很难,因为它们不是简单的小球。相反,他们是物理学家称为多体系统。 “一个原子的其他粒子,电子,中子,质子,等等一大堆组成,Lonij说。”

即使作为一个整体的原子拥有没有净电荷,不同的带电粒子在其内部创建客DER - Waals力摆在首位的是什么。

“发生什么事情,容纳所有的负电荷的电子,质子,它容纳所有的正电荷,不能总是在同一个地方,所以你可以有小小的负责的差异,波动非常快,如果你把充电接近表面,诱发形象负责,在一个高度简化的方式,你可以说的原子被吸引到其自身的反思。“

物理学家,他们喜欢的东西整齐清洁和锋利的数学,这样一个系统,由许多更小的粒子放大彼此围绕的,易于处理,是很难牵制。为了增加并发症,最表面不干净。正如Lonij所说的那样,“比较脏的系统理论,是一个很大的挑战,但我们想出一个办法做到这一点无论如何。”

“大批判这种类型的工作始终是,'好吧,你测量原子表面的潜力,但你不知道什么表面看起来像,让你不知道你真的测量。” “

为了消除这个问题,Lonij的研究小组利用不同类型的原子,并在每个具有相同的表面相互作用看着。

“我们的技术可以使你不知道的两个原子的潜力潜能的比例直接,”他说。 “当我五年前开始,在这些类型的测量的不确定性是20%。我们把它归结为两成。”

最重要的发现是,一个原子的内层电子,轨道细胞核,影响范围比原子的外层电子的原子与表面相互作用的方式。

Lonij说,“我们表明,这些核心的电子贡献的原子表面电位,”“这不仅在理论上知道到现在为止,这是第一个试验示范,核心电子原子表面电位的影响。”

“但是,也许是更重要的是什么,”他补充说,“是,您还可以将其翻过来,现在我们知道,核心电子影响原子表面电位,我们也知道这些核心电子是难以计算的原子理论。所以我们可以用测量原子表面电位,使理论更好,原子的理论“。

来源: http://www.arizona.edu/

Last Update: 10. October 2011 05:23

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