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

 

Человечек наномира
Человечек наномира

Заочный тур по комплексу предметов наноолимпиады открыт
Опубликованы задания заочного тура для школьников 7 - 11 классов по комплексу предметов "химия, физика, математика, биология" XIV Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям "Нанотехнологии - прорыв в будущее!".

Успехи химии - самый цитируемый российский научный журнал
Успехи химии - самый цитируемый российский научный журнал по данным Journal Citation Reports за 2018 г., импакт - фактор 4.612, пятилетний 4.263, квартиль Q1.

Содержание 4 и 5 номеров Mendeleev Communication
Вышли 4 и 5 номер журнала Mendeleev Communication, ссылки на статьи в Scientific Direct даны на сайте журнала. Журнал публикует (и достаточно быстро) короткие сфокусированные сообщения по широкой тематике, в том числе, по материалам, наноматериалам, нанохимии в сотрудничестве с компанией Elsevier.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

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!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
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.