Атомдық манипуляция - Atomic manipulation - Wikipedia

Атомдық манипуляция көмегімен субстратта бір атомдарды жылжыту процесі Тоннельдік микроскопты сканерлеу (STM). Атомдық манипуляция а жер үсті ғылымы Әдетте субстратта атомдардан жасалған жасанды нысандарды жасау және заттың электронды әрекетін зерттеу үшін қолданылатын әдіс. Бұл нысандар табиғатта кездеспейді, сондықтан жасанды түрде жасау керек. Атомдық манипуляцияның алғашқы көрсетілімін IBM ғалымдары 1989 жылы жасаған кезде жасады Атомдардағы IBM.[1]

Тік манипуляция

Тік манипуляциялардың схемалары.

Тік манипуляция дегеніміз - атомды субстраттан STM ұшына ауыстыру, STM ұшын қайта орналастыру және атомды қалаған күйіне ауыстыру. Атомды субстраттан STM ұшына ауыстыру ұшты атомның үстінде тұрақты ток режимінде орналастыру, кері байланыс циклін өшіру және бірнеше секунд ішінде жоғары ауытқу қолдану арқылы жүзеге асырылады. Сондай-ақ, кейбір жағдайларда жоғары жақтылықты қолдану кезінде ұшына ақырын жақындау қажет. Осы процесте кенеттен секірулер немесе токтың түсуі берілген орыннан итерілуге ​​немесе атомға сәйкес келеді. Осылайша, бұл процесте әрдайым кездейсоқтық деңгейі болады. STM ұшынан субстратқа атомды беру дәл осылай, бірақ қарама-қарсы қисықтықты қолдану арқылы жүзеге асырылады.

Бүйірлік манипуляция

Бүйірлік қозғалыс түрлеріне арналған бүйірлік атом манипуляциясы және токтық сигналдарды схемалық туннельдеу қадамдары. Ағымдағы сигнал схемалары анық болу үшін ығысқан.

Бүйірлік манипуляция дегеніміз - STM ұшы мен адсорбат арасында уақытша химиялық немесе физикалық байланыс құру арқылы адсорбатты бетінде жылжыту. Әдеттегі бүйірлік манипуляция ұшы адсорбатқа жақын орналасудан басталып, туннельдік токтың белгіленген нүктесін ұлғайту арқылы ұшты қажетті маршрут бойынша жылжытып, соңында ұшты қалыпты сканерлеу биіктігіне шығарады. Бүйірлік манипуляция, әдетте, қатты байланыстырылған адсорбаттарға қолданылады, мысалы, металл беттеріндегі металл адатомдары.

Ұшы ұшына және беткі / адсорбаттық жүйеге байланысты бүйірлік қозғалыс адсорбатты итеру, тарту немесе сырғу арқылы жүруі мүмкін. Бұл режимдер бүйірлік қозғалыс кезінде айқын туннельдік ток сигналдарын тудырады. Мысалы, туннельдік токтағы кезеңді қадамдар адсорбат ұшынан кейін адсорбция орындары арасында «секіріп» жатқанын көрсетеді: бұл ұш адсорбатты итереді немесе тартып алады.

Көрнекті тәжірибелер

Cu (111) бетіндегі Co атомдарының эллиптикалық кванттық корралы

Бірнеше топ атомдық манипуляция әдістерін көркемдік мақсатта қолданып, адатом позицияларын бақылауды көрсетті. Оларға әртүрлі институционалдық логотиптер мен «Бала және оның атомы »IBM зерттеушілерінің жеке STM сканерлеуінен тұрады.

Конденсацияланған физиканың бірнеше маңызды эксперименттері атомдық манипуляция әдістерімен жүзеге асырылды. Оларға кванттық корралдар деп аталатын электрондарды шектеуді көрсету жатады Майкл Ф. Кромми т.б.,[2] және кейінгі Кванттық сарымсақ эксперимент, онда элаттық кванттық кораллда адатомның кондо қолтаңбасы бір фокустан екінші фокусқа көрініс тапты.[3]

Атомдық манипуляциялар есептеу платформасы ретінде де қызығушылық тудырды. Генрих Андреас т.б. СО адсорбаттарының молекулалық каскадтарынан логикалық қақпалар салынған және Кальфф және басқалар. жеке атомдардан жасалған қайта жазылатын килобайтты жадты көрсетті.[4]

Жасанды тор құрылымдарындағы соңғы тәжірибелер Либ торларының электронды қасиеттерін зерттеу үшін атомдық манипуляция әдістерін қолданды,[5] жасанды графен[6] және Серпий үшбұрыштары.[7]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Эйглер, Д .; Швейцер, Е. (1990 ж. 5 сәуір). «Бір атомдарды сканерлейтін туннельдік микроскоппен орналастыру». Табиғат. 344 (6266): 524–526. Бибкод:1990 ж.34..524E. дои:10.1038 / 344524a0. S2CID  4323687.
  2. ^ Кромми, М .; Луц, С .; Эйглер, Д. (8 қазан 1993). «Металл бетіндегі кванттық кораллға электрондарды ұстау». Ғылым. 262 (5131): 218–220. Бибкод:1993Sci ... 262..218C. дои:10.1126 / ғылым.262.5131.218. PMID  17841867. S2CID  8160358.
  3. ^ Манохаран, Х .; Луц, С .; Эйглер, Д (3 ақпан 2000). «Электронды құрылымның когерентті проекциясы нәтижесінде пайда болған кванттық сарымдар». Табиғат. 403 (6769): 512–515. Бибкод:2000 ж. Табиғат. 403..512М. дои:10.1038/35000508. PMID  10676952. S2CID  4387604.
  4. ^ Кальф, Ф .; Реберген, М .; Фаренфорт, Э .; Гировский, Дж .; Тоскович, Р .; Ладо, Дж .; Фернандес-Россье, Дж.; Otte, A. (18 шілде 2016). «Килобайтты қайта жазуға болатын атомдық жады». Табиғат нанотехнологиялары. 11 (11): 926–929. arXiv:1604.02265. Бибкод:2016NatNa..11..926K. дои:10.1038 / nnano.2016.131. PMID  27428273. S2CID  37998209.
  5. ^ Слот, М .; Гарденье, Т .; Джейкобс, П .; ван Мерт, Г .; Кемпкес, С .; Зевенхуизен, С .; Морайс Смит, Кристиане; Ванмаекелберг, Д .; Сварт, И. (24 сәуір 2017). «Либ электронды торын эксперименттік іске асыру және сипаттама». Табиғат физикасы. 13 (7): 672–676. arXiv:1611.04641. Бибкод:2017NatPh..13..672S. дои:10.1038 / nphys4105. PMC  5503127. PMID  28706560.
  6. ^ Гомеш, К .; Наурыз, В .; Ко, В .; Гвинея, Ф .; Манохаран, Х (14 наурыз 2012). «Дирак фермерлері және молекулалық графендегі топологиялық фазалар». Табиғат. 483 (7389): 306–310. Бибкод:2012 ж.483..306G. дои:10.1038 / табиғат10941. PMID  22422264. S2CID  4431402.
  7. ^ Кемпкес, С .; Слот, М .; Фриней, С .; Зевенхуизен, С .; Ванмаекелберг, Д .; Сварт, I .; Morais Smith, C. (2019). «Фракталдық геометриядағы электрондардың құрылымы және сипаттамасы». Табиғат физикасы. 15 (2): 127–131. arXiv:1803.04698. Бибкод:2018NatPh..15..127K. дои:10.1038 / s41567-018-0328-0. PMC  6420065. PMID  30886641.