Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Вертикальная замена атомов на поверхности подложки. (А) Сдвиг частоты сигнала при опускании зонда (чёрный) и при отведении зонда (красный) при замене атома кремния на атом олова (на вставке слева выделен белым кругом). (B) Сдвиг частоты сигнала при опускании зонда (чёрный) и при отведении зонда (красный) при замене атома олова на атом кремния (на вставке слева выделен чёрным кругом кругом). На вставках исходные и полученные AFM-изображения.
Рис.2. Моделирование из первых принципов процесса вертикальной замены атомов подложки. (A) Изменение полной энергии за цикл опускания и отведения зонда (сплошная – замена на атом олова, пунктирная – замена на атом кремния). (B и C) Модельное представление замены одного атома на другой.
Рис.3. Энергетические барьеры обмена атомов между остриём зонда и поверхностью подложки. (A) Полная энергия (квадраты и треугольники) для цикла опускания и отведения зонда, при котором на поверхности подложки остаётся атом олова, энергия согласованной вертикальной замены атомов (круги). (B) Энергия перехода между двумя состояниями с определённой конфигурацией атомов. Энергетический барьер составляет 0,4 эВ, что много больше энергии термического возбуждении и, следовательно, данная методика позволяет контролируемо перемещать атомы даже при комнатной температуре. На рисунке С приведены описания состояний пронумерованных на рисунке B от 1 до 9.
Рис.4. Пример построения сложных структур на поверхности подложки за счёт вертикального обмена атомами при комнатной температуре. (A) Схематическая иллюстрация данного процесса. (B to M) Серия AFM-изображений, описывающих процесс создания наноструктуры. (N) Схематическая иллюстрация латерального перемещения атомов на поверхности подложки. (O) AFM-изображение конечной наноструктуры; «мешающий» атом на изображении М был отодвинут на некоторое расстояние.

Рисуйте атомами!

Ключевые слова:  AFM, замена атомов, манипуляция атомами, наноструктура

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

23 февраля 2009

Прошло немало времени с тех пор, как с помощью туннельного микроскопа была выложена надпись IBM из отдельных атомов, но умы учёных всё ещё прикованы к столь желанному методу нанотехнологии. Оно и понятно: перемещать по одному атому и складывать из них какие-либо нанообъекты сложной формы намного проще, чем искать подходящие методы синтеза. Группа учёных из Японии разработала методику, которая позволяет осуществлять вертикальный обмен атомами между остриём зонда и поверхностью подложки.

Проведённые недавно исследования показали, что с помощью AFM и специально подобранных зондов (оказалось, что лишь небольшая часть из них пригодна для описываемой методики) можно при комнатной температуре контролируемо заменять атомы на поверхности подложки (рис.1). После тщательного анализа экспериментальных данных и компьютерного моделирования авторы работы предложили модель, описывающую этот процесс (рис.2-3). Для доказательства возможности управления процессами обмена атомов между зондом и подложкой, учёные выложили название химического элемента из атомов этого элемента на подложке Sn/Si(111) (рис.4)

Методика, разработанная авторами, может быть использована для перемещения и замены отдельных атомов на поверхности полупроводников (допирование) и «выращивания» различных сложных наноструктур при построении элементов квантовых компьютеров и спинтроники. При этом спектр применяемых атомов не ограничивается только оловом и кремнием, использовались и другие виды атомов (индий, свинец и т.д.). Учёные надеются, что исследование и развитие подобного рода методов манипулирования отдельными атомами позволит в будущем осуществить переход на атомарный уровень в целом ряде практически важных приложений.

Прикрепленные файлы:
SI.pdf (3.03 Мб.)

Supporting Online Material
Здесь можно найти дополнительные красивые картинки

 




Комментарии
Гольдт Илья, 23 февраля 2009 15:09 
Владимир Владимирович, 23 февраля 2009 16:24 
Красиво, элегантно и важнонаучно!
Чернышов Иван Юрьевич, 23 февраля 2009 20:52 
А насколько быстро идёт это процесс обмена?
об этом умалчивается, вроде не должно быть очень медленно...
Браунгоф Даниил Романович, 26 февраля 2009 15:47 
рульная тема!!!!!

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Применение магнитных жидкостей: эксперимент по сбору нефтепродуктов
Применение магнитных жидкостей: эксперимент по сбору нефтепродуктов

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.