Pillantás az atomok belsejébe

Elektronpályákat is láthatunk mikroszkóp alatt, nemcsak atomokat, állítja számításai alapján Feng Liu, az amerikai Utahi Egyetem professzora. Eredményeit hamarosan a Physical Review Letters c. igen rangos szakfolyóirat közli.

Franz Giessibl német fizikus, az Augsburgi Egyetem munkatársa 2000-ben azt állította, hogy atomerő-mikroszkóppal atommag körüli elektronpályákat figyelt meg. Eredményét erős kétkedéssel fogadták világszerte, hibás méréskiértékelésnek vagy megfigyelési hibának tartották. Liu professzor számításai nem igazolják közvetlenül Giessibl megfigyeléseit, de azokat egyértelműen a lehetőségek tartományába utalják.

Az atomerő-mikroszkóp ún. tűszondás mikroszkóp. A vizsgálandó felület felett, ahhoz nagyon közel hegyes, vékony szilícium- vagy volfrámtű mozog. A tűhegy és a felület közötti erőhatását mérik. Az erő nagyobb, ha a tű éppen egy atom fölött áll és kisebb, ha két atom közti térrészre mutat. Az atomerő-mikroszkóppal felületeket vizsgálnak, áramköröket alakítanak ki, atomokat rendeznek el különböző mintázatokba.

Liu professzor számításaiban azt szimulálta, mi történik, amikor a mikroszkóp tűhegye a felület felett mozog. A kvantumfizikai jelenségek nyomon követéséhez nagy számítógépi kapacitást használtak, részben egy Craig szuperszámítógépet, részben egy PC-kből szervezett párhuzamos működésű rendszert. Féléves munka után biztosak abban, hogy atomerő-mikroszkóppal az elektronpályák megfigyelhetők, ha a tű egy atomátmérőnél is közelebb, mindössze 2-3 tizednanométer (a nanométer a milliméter milliomod része) távolságban mozog a felület felett.

Ha az elméleti lehetőség valóban beigazolódik a gyakorlatban, akkor új lehetőségek nyílnak meg a kutatók előtt. Feltárul az eddig sima gömbnek látott atom elektronszerkezete, részleteiben vizsgálni lehet, hogyan kötik egymáshoz az atomokat az elektronok. A felületi kötésviszonyok feltárása jobb katalitikus gyártási eljárások kidolgozásához vezethet. Eddig nem tudták mikroszkóppal megkülönböztetni egymástól a különböző kémiai elemek atomjait, most ez is lehetségessé válhat.

Jéki László