Manipularea atomilor ( în engleză manipulations atomice ) - mișcarea direcționată și poziționarea atomilor în spațiu.
Procesul ideal pentru crearea nanostructurilor este asamblarea atom cu atom, așa cum a propus Richard Feynman în lucrarea sa profetică din 1960 [1] . Odată cu dezvoltarea microscopiei cu sonde de scanare (SPM), această perspectivă fantastică a devenit realitate. În prezent, printre diverse abordări, SPM s-a dovedit a fi cea mai simplă și mai convenabilă metodă de manipulare a atomilor. Un avantaj suplimentar al SPM este că poate fi folosit nu numai ca instrument de cercetare, ci și ca instrument pentru influențarea atomilor de suprafață. Folosind forțele interatomice dintre „ultimul” atom al acului și un atom de pe suprafață, precum și forțele electrostatice care acționează din partea acului spre suprafață, sau curenți de înaltă densitate, este posibil să se lipească atomii de ac. , mutați-le de-a lungul suprafeței la locul potrivit, îndepărtați-le pe cele inutile, precipitați atomi suplimentari din ac. Adică, același dispozitiv servește pentru manipulări și observații atomice: puteți mai întâi să examinați suprafața, să selectați un obiect pentru manipulări, să le efectuați și apoi să verificați rezultatul.
Posibilitatea unor astfel de manipulări atomice a fost demonstrată pentru prima dată în 1989 de grupul fizicianului american D. Eigler (vezi corral cuantic ).
Un alt instrument de manipulare a atomilor este capcana laser ( penseta optică ) și versiunea sa îmbunătățită, capcana magneto-optică. Deoarece lumina este un câmp electric și magnetic de înaltă frecvență , un fascicul laser focalizat creează un câmp electric alternativ cu un maxim local. Când acest câmp interacționează cu un atom, schimbă distribuția electronilor în jurul atomului și induce un moment de dipol electric în el. Un astfel de atom va fi atras de regiunea maximului local al câmpului electric al fasciculului laser. O altă forță care acționează asupra atomilor din fasciculul laser este presiunea luminii: atomii, absorbind fotonii , își capătă impuls și încep să se împrăștie. Pentru a minimiza împrăștierea, frecvența radiației laser trebuie să fie sub frecvența la care atomii absorb fotonii. Cu ajutorul capcanelor laser, a fost posibil să se păstreze atomii substanțelor evaporate, care se mișcă la temperatura camerei cu viteză supersonică, practic în stare staționară, adică să-și reducă temperatura la aproape zero absolut . Acest lucru a făcut posibilă studierea structurii interne a atomilor mai detaliat și crearea ceasurilor atomice de precizie . Pentru cercetări în domeniul răcirii și captării atomilor folosind tehnologia laser , Steven Chu , Claude Cohen-Tannoudji și William Phillips au primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1997. În prezent, capcanele laser și pensetele laser sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în cercetarea biologică, în special, pentru a studia caracteristicile mecanice ale motoarelor biologice .
La scrierea acestui articol a fost folosit material din articolul distribuit sub licența Creative Commons BY-SA 3.0 Unported :
Saranin A. A., Shirinsky V. P. Manipulation of atoms // Dictionary of nanotechnological terms .