Manipulación de átomos ( manipulaciones atómicas en inglés ) - movimiento dirigido y posicionamiento de átomos en el espacio.
El proceso ideal para crear nanoestructuras es el ensamblaje átomo por átomo, como lo propuso Richard Feynman en su profético artículo de 1960 [1] . Con el desarrollo de la microscopía de sonda de barrido (SPM), esta fantástica perspectiva se ha hecho realidad. En la actualidad, entre varios enfoques, SPM ha demostrado ser el método más simple y conveniente para manipular átomos. Una ventaja adicional del SPM es que se puede utilizar no solo como un instrumento de investigación, sino también como una herramienta para influir en los átomos de la superficie. Usando fuerzas interatómicas entre el "último" átomo de la aguja y un átomo en la superficie, así como fuerzas electrostáticas que actúan desde el lado de la aguja hacia la superficie, o corrientes de alta densidad, es posible adherir átomos a la aguja. , muévalos a lo largo de la superficie hacia el lugar correcto, elimine los innecesarios, precipite átomos adicionales de la aguja. Es decir, el mismo dispositivo sirve para las manipulaciones y observaciones atómicas: primero puede examinar la superficie, seleccionar un objeto para las manipulaciones, realizarlas y luego verificar el resultado.
La posibilidad de tales manipulaciones atómicas fue demostrada por primera vez en 1989 por el grupo del físico estadounidense D. Eigler (ver corral cuántico ).
Otra herramienta para manipular átomos es la trampa láser ( pinzas ópticas ) y su versión mejorada, la trampa magneto-óptica. Dado que la luz es un campo eléctrico y magnético de alta frecuencia , un rayo láser enfocado crea un campo eléctrico alterno con un máximo local. Cuando este campo interactúa con un átomo, cambia la distribución de electrones alrededor del átomo e induce un momento dipolar eléctrico en él. Tal átomo será atraído a la región del máximo local del campo eléctrico del rayo láser. Otra fuerza que actúa sobre los átomos en el rayo láser es la presión de la luz: los átomos, absorbiendo fotones , adquieren su impulso y comienzan a dispersarse. Para minimizar la dispersión, la frecuencia de la radiación láser debe estar por debajo de la frecuencia a la que los átomos absorben los fotones. Con la ayuda de trampas láser se logró mantener los átomos de las sustancias evaporadas, que se mueven a temperatura ambiente a velocidad supersónica, prácticamente en estado estacionario, es decir, reducir su temperatura hasta casi el cero absoluto . Esto hizo posible estudiar la estructura interna de los átomos con más detalle y crear relojes atómicos de precisión . Steven Chu , Claude Cohen-Tannoudji y William Phillips recibieron el Premio Nobel de Física en 1997 por sus investigaciones en el campo del enfriamiento y la captura de átomos mediante tecnología láser . Actualmente, las trampas láser y las pinzas láser también se utilizan ampliamente en la investigación biológica, en particular, para estudiar las características mecánicas de los motores biológicos .
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Saranin A. A., Shirinsky V. P. Manipulación de átomos // Diccionario de términos nanotecnológicos .