Физики из Бермингемского университета (Великобритания) продемонстрировали косвенный, но многообещающий способ атомной манипуляции с использованием квантового процесса «подводной лодки».

Манипулирование атомами является одной из главных целей нанотехнологии, но до реального воплощения пока очень далеко. Самое большее, чего достигла наука на данный момент, – это умение передвигать отдельные атомы с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) – устройства, позволяющего получать изображения на атомарном уровне при помощи электронов, испускаемых из иглы, диаметр конца которой равен одному атому.

Ричард Палмер, Питер Слоан и Самет Сакилсермсук из Бирмингемского университета (Великобритания) продемонстрировали косвенный, но многообещающий способ атомной манипуляции, сообщает Newscientist. Они поместили зонд СТМ прямо над крошечными углублениями на поверхности кремниевой пластины. Электроны, попадавшие в эти углубления, двигались внутри материала наподобе квантовой волны, избегая поверхностных дефектов, которые затруднили бы их движение. Подобный процесс Палмер называет «подводной лодкой».

Рис. 1. Условная схема «подводной лодкой».

Электроны могли разорвать химические связи молекул хлорбензола и кремниевой поверхности на расстоянии до 10 нанометров от конца иглы. Умение отделять эти молекулы может стать первым шагом к манипулированию атомами на поверхности. Палмер сказал, что данная технология может лечь в основу нового способа производства, когда на кремниевую поверхность будут наносить множество углублений или других рельефных элементов, внутрь которых можно будет помещать электроны. Множество игл СТМ будут оперировать множеством атомов – одновременно и на больших площадях.

По мнению Филипа Мориарти из Ноттингемского университета (Великобритания), данная работа – великолепный пример фундаментальных исследований, но отметил, что электроны двигаются во всех направлениях от конца иглы и не могут влиять на определенные виды атомов. Поэтому его команда, вооружившись атомно-силовым микроскопом (АСМ обычно используется для измерения сил межатомного взаимодействия), работает над созданием и нарушением единичных химических связей.

Тем временем, научная группа под руководством Дэмиена Ридела из Южного Парижского Университета сообщила об использовании СТМ для контроля скорости движения атомов водорода на кремниевой поверхности. Их методика сработала при 2,4 нанометрах от конца иглы.

Результаты исследований представлены в статье:

P. A. Sloan, S. Sakulsermsuk, and R. E. Palmer Nonlocal Desorption of Chlorobenzene Molecules from the Si(111)-(7×7) Surface by Charge Injection from the Tip of a Scanning Tunneling Microscope: Remote Control of Atomic Manipulation. – Phys. Rev. Lett. – 2010. – 105. – 048301[4 pages].

Статья подготовлена Филипповым Ю.П. по материалам: