Группе британских физиков удалось впервые при комнатной температуре, передвигая одиночные атомы брома вдоль медной поверхности, расставить атомы в правильном порядке. Для этого использовалась сверхтонкая игла сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). Основным элементом СТМ (обычно используемым для разглядывания атомов, а не для манипулирования ими) является вольфрамовая игла, острие которой имеет диаметр в несколько атомов. Если на иглу подать положительное напряжение и приблизить ее к поверхности исследуемого образца на достаточно малое расстояние, то возникнет туннельный электронный ток. Если повышать этот ток, то кончиком иглы микроскопа можно чуть-чуть перемещать атомы образца и даже отрывать их от поверхности.
В 1990г. группе исследователей удалось сделать самую миниатюрную запись: тридцатью семью атомами ксенона написать название фирмы - IBM. Это было сделано при сверхнизкой температуре. Другой группе в 1996г. удалось перемещать большие углеродные молекулы при более высокой температуре, но только вдоль заранее протравленных дорожек.
При комнатной температуре атомы мишени сильно связаны с поверхностью меди, и для их сдвигания нужен больший ток. Также тепловое движение атомов в игле микроскопа делает невозможными ее точные перемещения. Группе Pethica удалось преодолеть эту трудность, заставив иглу быстро вибрировать из стороны в сторону с амплитудой равной размеру атома мишени. Тем самым удалось поместить атомы в нужные места.
Удивительно, что воздействие иглы на атомы не зависело от напряжения или расстояния между кончиком иглы и образцом. Это указывает на то, что атомы фактически перемещались не электрическим полем, а были нагреты током, что уменьшало их связь с медной поверхностью, после чего атомы мишени двигались от иглы.
Группе Pethica удалось создать направление конструирования атомарных наноструктур при комнатной температуре.
Подробнее:
Fishlock, T. W., Oral, A., Egdell, R. G. & Pethica, J. B. Manipulation of atoms across a surface at room temperature. Nature 404, 743 (2000),
Eigler, D.M. & Schweizer, E.K. Positioning single atoms with a scanning tunnelling microscope. Nature 344, 524 (1990),
Appl. Phys. Lett. 69, 20 (1996),
"Растровый туннельный микроскоп", журнал "В мире науки", N10, 1985,
Г.Бинниг, Г.Рорер "Сканирующая туннельная микроскопия - от рождения к юности" (Нобелевские лекции по физике - 1986), журнал "Успехи физических наук", т.154, выпуск 2, 1988.
