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| 《科学》:首次测定推动单个原子所需要的力 | |||||
| 《科学》:首次测定推动单个原子所需要的力 | |||||
作者:佚名 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2008-3-1 ![]() |
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早在1989年,IBM阿尔马登研究中心(Almaden Research Center)的Donald M. Eigler就用35个氙原子拼写出了“IBM”三个字母,从此,IBM的科学家们就不断地“摆弄”着原子,以期探索出用单个原子构建特定结构和电子元件的方法。道理很简单,要在纳米世界中制造特定的结构,就需要用较强的原子间相互作用让该坚固的地方坚固,而用较弱的化学键令需要移动的地方可移动。 最新论文高级作者、Almaden中心的物理学家Andreas J. Heinrich表示,弄清楚驱动原子的精确力量“有助我们理解什么是可能实现的,什么是不可能的。新的研究成果是我们前进的垫脚石而绝非终点。” 在实验中,Heinrich等人与德国雷根斯堡大学(University of Regensburg)的合作者一道,用原子力显微镜的尖端推动单个钴原子。为了精确测量力的大小和方向,该尖端与一微型音叉(tuning fork,常见于石英手表中)绑定在一起。 初始时,显微镜尖端与音叉每秒钟振动2万次,当尖端接触并推动钴原子之后,音叉就会像跳板一样变弯曲,振动频率也会突然发生微小减弱。通过这种变化,研究人员就能分析计算出显微镜尖端与钴原子间的相互作用力。 实际上,准确地说,单个原子不会滚动,而所谓的光滑表面实际上也并不光滑。因此,研究中钴原子会在一个个锯齿状小栅格中稍事停顿,看起来更像是在鸡蛋堆里推一颗鸭蛋。这种阻力(宏观上就是摩擦力)实际上来自于钴原子和滑动表面原子间化学键重组的能量需要。当然,由于不同材料表面的这种“粘性”差异,钴原子在其上滑动的容易性或者说所需要的力也是不同的。 |
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