Гранит науки - 2003-05-05

Манипуляции отдельным атомом вещества осваивают ученые в Университете Осаки с помощью атомного силового микроскопа им удается захватывать и возвращать на место атом кремния, т.е. вещества с низкой электропроводностью У микрофона Марина Аствацатурян! Практическое отсутствие электропроводности в данном случае важное обстоятельство, поскольку успешные опыты по извлечению отдельных атомов проводились и раньше, но на атомах вещества, проводящего электричество, и именно благодаря этому свойству. В экспериментах, которые проводит группа японских ученых под руководством доктора Оскара Кустанце (Oscar Custance) из Испании, используются чистая механика и атомный силовой микроскоп, точнее его игла. Результаты этих экспериментов представлены в майском номере Physical Review Letters (2 May 2003), а принцип действия атомного силового микроскопа описывает со ссылкой на журнал "Наука и жизнь" Интернет-портал "Наука и техника". Он основан на использовании сил атомных связей, действующих между атомами вещества. На малых расстояниях (порядка 1 ангстрема, 1 ^108 см) действуют силы отталкивания, а на больших силы притяжения. Совершенно аналогичные силы действуют и между любыми сближающимися телами. В сканирующем атомном силовом микроскопе такими телами служат исследуемая поверхность и скользящее над нею острие. При изменении силы, действующей между поверхностью и острием, пружинка, на которой оно закреплено, отклоняется, и такое отклонение регистрируется датчиком. В японском опыте использовался атомный силовой микроскоп с кремниевой иглой - опускаясь на кремниевую поверхность, она "выдергивала" из нее 1 атом, а свидетельствует об этом дырка от атома, также обнаруженная с помощью микроскопа.

Та же кремниевая игла атомного силового микроскопа возвращает атом кремния на место. Чтобы представить себе точность, с которой производится эта процедура, доктор Кустанце предлагает представить себе подъем с крыши Empire State Building одного арбуза с большой бахчи, где растет множество арбузов. Атомный силовой микроскоп, позволяющий исследовать поверхности детальнейшим образом, был предложен швейцарским физиком Гердом Биннигом (Gerd Binnig) в 1986 году, тогда же, когда он вместе с Гейнрихом Рорером (Heinrich Rohrer) получил Нобелевскую премию за изобретение сканирующего туннельного микроскопа - прибора для исследования на атомном уровне поверхностей электропроводных материалов. Атомный же силовой микроскоп может использоваться для определения микрорельефа поверхности любых веществ, как проводящих, так и непроводящих. Непроводящие материалы являются важной частью современных электронных схем, а потому умение манипулировать атомами таких веществ на пороге создания схем наномасштаба совершенно необходимо отмечает в связи с достижением своих коллег в Японии Рубен Перец (Ruben Perez) из Мадридского Университета (University of Madrid).