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人类能操作原子吗

2017-12-03 08:57  来源: 十万个为什么

 

20世纪70年代,电子显微镜放大本领已经达到百万倍。20世纪80年代,扫描隧道显微镜问世。它是由德国物理学家格尔德·宾尼格和海因里希·罗雷尔共同设计制造的,他们还用这台仪器拍摄出放大1亿倍的硅原子三维景观图,这是人类首次真正观察到微小的原子世界。当时,有关新闻报导的通栏标题就是:“原子像土豆”。因此,1986年诺贝尔物理学奖授予半个世纪前发明电子显微镜的鲁斯卡以及创制扫描隧道显微镜的宾尼格和罗雷尔。

 

分子人

 

扫描隧道显微镜的装备比电子显微镜复杂,它配置有自动控制仪,用以跟踪所要观察的区域,它不仅能观察材料表面的原子结构,而且可以通过针尖和试样表面间的相互作用,对表面的原子或吸附原子进行移出和植入操纵,有目的地使其排列组合,形成图样,其尺寸小到只有几个纳米。最早实现原子操纵的是1990年美国加利福尼亚州IBM研究实验室,他们在镍表面将35个氙原子排列成“IBM”三个字母,每个字母为5纳米尺寸,成为世界上最小的商标。后来,他们又在铂表面上移动一氧化碳分子排列成一个小人图案,称为分子人。图案中每个白斑都是一氧化碳分子,分子直立,氧在上面,分子人高5纳米。1995年有报道说,已经在2厘米×2厘米的硅片上制造了16个扫描隧道显微镜陈列,可同时运作。

不难设想,如果这一技术进一步完善,便可望研制成纳米级量子器件、纳米级新材料,进行超高密度信息存储以及纳米级加工等,这为形成纳米技术这个对未来科技产生重大影响、富有挑战性的新领域提供了物质基础。

 

 

作者:   [责任编辑: 吕芮光]

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