يتعلم العلماء التعرف على طريقة جديدة لتغيير المواد على المستوى الذري
مارك بيبلو، طبيعة
كتابات دون إيجلر الذرية
العنوان المباشر لهذه الصفحة:
https://www.hayadan.org.il/stmcharge0704.html
منذ أن قام دون إيجلر بتوضيح الحروف IBM باستخدام 35 ذرة زينون في عام 1989، سعى الباحثون في مجال تكنولوجيا النانو إلى تحسين سيطرتهم على الوحدات البنائية للمادة.
الآن وصلت هذه السيطرة إلى مستوى جديد. ويقول علماء شركة IBM إنه بدلاً من تحريك الذرات الفردية، يمكنهم تغيير الشحنة الكهربائية للذرات عن طريق التحكم في الإلكترونات الفردية.
"لقد كان الناس ينقلون الأختام لمدة عشر سنوات. يقول كارستن هورن، عالم الفيزياء في معهد فريتز هابر التابع لجمعية ماكس بلانك في برلين، ألمانيا: "لقد ذهبنا هنا خطوة أخرى إلى الأمام من خلال ترك الذرات في مكانها، ولكن مع تغيير حالتها".
تعد الشحنة الكهربائية للذرة واحدة من أهم خصائصها الأساسية. فهو يؤثر على طريقة تفاعله مع العالم وطريقة انتقال الكهرباء إلى الذرات المجاورة له.
استخدم جيسيكا ريب، عالم الفيزياء في مختبر أبحاث آي بي إم زيوريخ في سويسرا، وفريقه مجهر المسح النفقي لإضافة إلكترون واحد إلى ذرات الذهب الفردية. قامت العملية بشحن كل ذرة بشحنة كهربائية سالبة. يتكون المجهر النفقي الماسح، الذي تم اختراعه في الثمانينات، من رأس، يكون حجمه عند الطرف في حدود ذرة أو عدد قليل من الذرات الفردية. عندما يقوم المجهر بمسح منطقة ما، تغير الذرات التيار الكهربائي الذي يمر عبر الطرف.
غالبًا ما يستخدم العلماء هذه المعلومات لبناء خريطة ثلاثية الأبعاد للتلال والوديان الذرية لسطح قطعة من المادة. ومع ذلك، فإن بحث راب، الذي نُشر في عدد هذا الأسبوع من مجلة Science، يثبت أنه يمكن استخدام رأس المجهر لتحريك الإلكترونات من الذرات عبر سطح المادة بدقة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمجهر أن يمر مرة أخرى على ذرات الذهب ويستشعر ما إذا كانت مشحونة بشحنة سالبة أم متعادلة.
ويخطط فريق راب لاستخدام هذه التقنية لاختبار الخصائص الكهربائية المفيدة بين المواد الجديدة. يقول المرجع: "على المدى الطويل، نبحث عن بدائل لأشباه الموصلات التقليدية". "الإلكترونيات بترتيب الذرات تمنحك مكونات أصغر بـ 10,000 مرة، والتي تولد حرارة أقل بكثير."
ويضيف أن سلسلة من ذرات الذهب المحايدة والسالبة الشحنة يمكنها نظريًا تخزين المعلومات، على غرار سلسلة المفاتيح "0" و"1" التي تشكل أساس الحوسبة الثنائية. ومع ذلك، يعترف النائب بأن مثل هذا الجهاز لا يزال على بعد عقود من التنفيذ.
كان إنشاء دون إيجلر للفن النانوي عام 1989 بمثابة لحظة حاسمة في علم تكنولوجيا النانو الناشئ. لقد أثبتت أن تطبيق الجهد الكهربي على طرف مجهر المسح النفقي يمكن أن يحول المجهر إلى ملاقط ذرية.
في ذلك الوقت، لم يكن إيجلر قادرًا على جعل ذراته ثابتة إلا عند درجة حرارة -269 درجة مئوية، أي أربع درجات فقط فوق الصفر المطلق، وهي أدنى درجة حرارة ممكنة. عند درجات الحرارة المرتفعة، تتسبب الطاقة الحرارية للذرات في مغادرة السطح.
ومع ذلك، فإن تجربة إيجلر أرست الأسس لتغيير الجزيئات في درجة حرارة الغرفة، وهي النتيجة التي تم تحقيقها بعد عدة سنوات. أجرى راب تجاربه عند درجة حرارة تبلغ حوالي 269 درجة مئوية تحت الصفر، لكنه يأمل أن يؤدي التقدم في شحن الذرات إلى تسخين الأشياء بسرعة.
"هناك إمكانات هائلة للعلوم هنا. وقال هورن: "سيقرأ العديد من العلماء هذه الورقة وسيسارعون إلى تجربة التجارب بأنفسهم".
ترجمة: ديكلا أورين
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~906257481~~~57&SiteName=hayadan
