Αν και οι επιστήμονες, καταρχήν, γνωρίζουν από καιρό ότι υπάρχουν άτομα, ωστόσο παρέμεινε μια σκιά αμφιβολίας, γιατί κανείς δεν μπόρεσε να δει τα άτομα με τα μάτια τους.
Τώρα οι επιστήμονες μπορούν να αποκτήσουν εικόνες ατόμων σε μια οθόνη υπολογιστή, να μετακινήσουν άτομα στην επιφάνεια χρησιμοποιώντας ένα ειδικό εργαλείο - μικροσκόπιο σήραγγας σάρωσης (STM).
Άτομα και συμβατικά όργανα μέτρησης
Είναι αδύνατο να δούμε άτομα σε ένα συμβατικό μικροσκόπιο λόγω του μικρού μεγέθους του τελευταίου - από τέσσερα έως δεκαέξι δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων εκατοστών σε διάμετρο. Τα μαλλιά στο χέρι είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο παχιά. Είναι αδύνατο να χρησιμοποιηθεί το συνηθισμένο φως για να φωτίσει ένα άτομο, επειδή το κύμα του ορατού φωτός είναι δύο έως πέντε χιλιάδες φορές τη διάμετρο του ατόμου.
Σάρωση μικροσκοπίου σήραγγας
Το STM δεν είναι μια οπτική συσκευή με προσοφθάλμιο φακό, όπου μπορείτε να κοιτάξετε το μάτι. Αυτό είναι ένα μηχανογραφημένο εργαλείο με μια ειδική άκρη, το οποίο μπορεί να τοποθετηθεί πολύ κοντά στην επιφάνεια δοκιμής. Καθώς το άκρο κινείται, τα ηλεκτρόνια περνούν μέσα από το διάκενο μεταξύ του άκρου και του επιφανειακού υλικού. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να καταγραφεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Με την παραμικρή αλλαγή στην απόσταση μεταξύ της επιφάνειας και του ηλεκτροδίου άκρου, η ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος αλλάζει.
Όπως είδε τα άτομα
Μια επιφάνεια που φαίνεται απόλυτα λεία για εμάς είναι πολύ, πολύ άμορφη σε ατομικό επίπεδο. Ένα ηλεκτρόδιο καταγράφει κάθε ύψος, ακόμα κι αν δεν υπερβαίνει το μέγεθος ενός ατόμου.Ο υπολογιστής σχεδιάζει έναν τρισδιάστατο χάρτη της επιφάνειας, λαμβάνοντας υπόψη κάθε ένα από τα άτομα του. Ως αποτέλεσμα, μπορούμε να «δούμε» άτομα.
Χρησιμοποιώντας STM, οι επιστήμονες έχουν μάθει πώς να χειρίζονται τα άτομα. Αρχικά, τα άτομα ψύχονται στους μείον 270 βαθμούς Κελσίου, που είναι πολύ κοντά στην απόλυτη μηδενική θερμοκρασία, σε τόσο χαμηλή θερμοκρασία τα άτομα γίνονται σχεδόν ακίνητα.
Χρησιμοποιώντας το ηλεκτρόδιο STM σε αυτήν την περίπτωση, μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει το μαγνητικό πεδίο για να μετακινήσει άτομα όπως ταιριάζει και ακόμη και να γράψει λέξεις στην επιφάνεια της ουσίας. Αυτές οι λέξεις γράφονται με τον ίδιο τρόπο όπως οι λέξεις σε βιβλία για τους τυφλούς στο Braille. Αυτά τα ατομικά γράμματα μπορούν να διαβαστούν μόνο μέσω STM.