science
Знания, не рождённые опытом, бесплодны и полны ошибок.
Леонардо да Винчи



Copyleft © 2004 - 2019
physics.com.ua

Электронный web-журнал Physics.com.ua

Научные исследования и технические разработки по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика. Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки. Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.

Контакты Главная | Стартовая | Избранное | Поиск
 

Потеря пароля | Регистрация

   
БАК остро нуждается в детекторах для фиксирования элементарных частиц
Высадка космонавтов на Луну будет осуществлена, в лучшем случае, в 2033–2034 годах
Гранты для обучения в аспирантуре по естественным наукам в Германии (программа SALSA)
Видео. Поиск редких процессов на коллайдерах
Пьезо-оптомеханический преобразователь связывает звук, свет и радио
Программу Наноконструктор проекта nanoModel можно скачать бесплатно
VII Международная школа-конференция молодых ученых и специалистов - Современные проблемы физики 2016
Ученые получили температуру ниже абсолютного нуля
С 10-го по 21-е сентября администрация уходит в отпуск

  Новости  
  Новости физики  
  Науку делают люди  
  Гранты, олимпиады, конкурсы и стипендии  
  Знаете ли Вы что...  
  Приборы, научно-технические разработки  
  Программные продукты  
  Конференции, семинары, школы и форумы  
  Физики шутят  
  Новости нашего журнала  
  Экспорт данных в формате RSS  
  Материалы  
  Каталог научных статей  
  Банк рефератов  
  Блог  
  PACS  
  Исторический календарь  
  Нобелевские лауреаты  
  Голосования и опросы  
  Информационные партнёры  
  Полезные ссылки  
  Палата мер и весов  
  Технические требования к предоставляемой информации  
rss2email
Новости электронного web-журнала Physics.com.ua




Рассылки Subscribe.Ru
Лента "Новости электронного web-журнала Physics.com.ua"
  Голосования и опросы  
 

Глобальное потепление - это...

результат неконтролируемого загрязнения атмосферы
результат естественного изменения климата
кто-то его незаметил
средство наживы для экологических организаций



Всего голосов: 1666
Комментариев: 3

 
  Статистика  
 
Яндекс цитирования Rambler's Top100

 
  Реклама  
 

 
 
НОВОСТИ




Экспорт новостей в формате RSS по выбранным категориям

2014-01-28 16:50:33, обсуждение: 0
НОВОСТИ ФИЗИКИ | ТЕХНОЛОГИИ

Возможность визуализации электронной структуры отдельного атома с резрешением на уровне отдельных орбиталей электронов

Современные нанотехнологии невозможны без точнейшего исследовательского оборудования, позволяющего проникать внутрь структуры вещества и «видеть» отдельные атомы. Один из мощнейших инструментов подобного рода появился в 1980-е годы: именно тогда был создан сканирующий туннельный микроскоп, позволивший визуализировать атомы на поверхности тел. А уже в 1986 году за это изобретение сотрудникам Исследовательского центра компании IBM в Цюрихе Герду Биннигу и Генриху Рореру была присуждена Нобелевская премия по физике.

Дальнейшие успехи сканирующей туннельной микроскопии связаны с разработкой и развитием новых методик, позволяющих углубленно изучать свойства отдельных атомов и молекул, а также с улучшением пространственного разрешения СТМ. И в этой области российские ученые оказались среди лидеров. Совсем недавно исследователи из лаборатории спектроскопии поверхности полупроводников Института физики твердого тела РАН (ИФТТ РАН) «пробили путь» уже внутрь атома: они предложили метод подготовки вольфрамовых зондов для сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) пикометрового (1 пикометр = 0,001 нм) разрешения, позволяющих получать изображения отдельных орбиталей электронов. Их статья опубликована в престижном журнале Scientific Reports (Nature Publishing Group).).

Работу сканирующего туннельного микроскопа, использующего квантовый эффект туннелирования электронов, можно описать как «прощупывание» поверхности твердого тела. Очень тонкая игла-зонд (толщиной в один атом) перемещается над поверхностью изучаемого объекта на расстоянии, порядка одного нанометра. При таких малых расстояниях электроны туннелируют, то есть, преодолевают вакуумный барьер и между зондом и поверхностью образца возникает ток. По величине изменения туннельного тока при перемещении зонда вдоль поверхности рельеф её исследуется как бы «на ощупь».

Разрешение, экспериментально продемонстрированное в работе ученых ИФТТ, было достигнуто на сканирующем туннельном микроскопе, разработанном исключительно российскими исследователями. Прототип прибора был создан С.Л. Прядкиным с коллегами в ИФТТ РАН, а окончательный вариант сверхвысоковакуумного микроскопа – GPI-300 появился благодаря группе К.Н. Ельцова из ИОФ РАН. Энтузиасты работали над созданием прибора в 1990-е годы, в эпоху перемен и недофинансирования российской науки. Поддержку им оказывал тогдашний руководитель ИОФ РАН, Нобелевский лауреат 1964 года по физике Александр Михайлович Прохоров.

В своей работе, опубликованной в Scientific Reports, исследователи показали возможность визуализации электронной структуры отдельного атома (см. фото). Уникальное разрешение достигнуто на уровне отдельных орбиталей электронов в атоме, чего раньше не получалось даже на сканирующих туннельных микроскопах, работающих при сверхнизких температурах.

Электронная структура атома вольфрама на острие зонда. Изменение расстояния между атомом вольфрама на острие зонда и атомом углерода поверхности графита позволяет «прощупывать» различные орбитали электронов в атоме вольфрама. Изображения получены Александром Чайкой в ИФТТ РАН на микроскопе GPI-300. Указаны масштабы по горизонтали и вертикали – 30 пикометра (0,03 нм)

«Первый раз такое разрешение мы получили в начале 2009 года, рассказывает Александр Чайка, старший научный сотрудник лаборатории спектроскопии поверхности полупроводников ИФТТ РАН, – а статью с изображением атомных орбиталей вольфрама удалось опубликовать только в декабре 2010 года, после того как она была отклонена в пяти журналах – были и сомнения в воспроизводимости эксперимента, и неприятие нашей трактовки полученных результатов, и неверие в возможность достижения высокого разрешения при комнатной температуре. Мы были вынуждены проделать огромную техническую работу, несколько раз воспроизвести эксперимент и показать, какими зондами снимались орбитали, чтобы убедить научную общественность в достоверности наших данных. Надеюсь, последняя статья, на сайте Nature, должна снять вопросы оппонентов».

Это не первая публикация авторов по орбитальному разрешению в СТМ. В 2007 году была опубликована статья в Phys. Rev. Letters, но именно в работе с вольфрамовой иглой впервые экспериментально было показано, как меняется электронная структура атомов при образовании связей между ними и как можно контролировать процесс «прощупывания» атомных орбиталей. Эта работа важна, в первую очередь, как методика для получения стабильно высокого разрешения в СТМ и определения химической природы отдельных атомов на поверхности образца.

Высокое разрешение с помощью монокристаллических вольфрамовых зондов было получено при исследовании разных систем, представляющих интерес для науки и технологий: Si(557), GaTe, графен/SiC(001). В частности, в последней работе авторы экспериментально наблюдали случайные деформации углеродных связей пикометрового масштаба в графене. На данный момент, такое разрешение – рекорд для СТМ. Именно оно позволило определить структуру и свойства графена, выращенного авторами на экономичной кремниевой подложке Si(001), используемой в современной электронике. Это показывает важность улучшения разрешения сканирующих зондовых микроскопов для развития технологий атомного масштаба.

Исследования российских ученых выполнены при поддержке Программ Российской Академии Наук (2004–2013 гг.), РФФИ и Европейской рамочной программы FP7.


strf.ru



БАК остро нуждается в детекторах для фиксирования элементарных частиц
Эффект рождения гидродинамических потоков от ультразвуковых волн
Создан безмагнитный кремниевый циркуляционный чип для диапазона миллиметровых волн
Физики из Национального института стандартов и технологий (США) добились одновременной квантовой запутанности сразу 219 ионов бериллия (9Be+)
Новый метод получения пучка спин-поляризованны позитронов
Физики впервые сделали зеркало из оптической материи
Физики ЦЕРНа разработали и успешно проверили новую методику получения простейших атомов антиматерии
Российскими учёными представлен собственный метод трассирования частиц
Физики научили электрический разряд делать нанопорошки
Созданы самые быстрые на сегодняшний день органические транзисторы