Фото одиночного атома: в чем секрет эпохального снимка

Атомы очень малы, они настолько малы, что человек разглядеть их не может, даже с помощью мощных микроскопов. Но, как это ни парадоксально, на этой фотографии вы можете увидеть атом невооруженным глазом.
Эта фотография сделана Дэвидом Нэдлингером и называется она «Одиночный атом в ионной ловушке». Пару лет назад она одержала победу в конкурсе на лучшую научную фотографию, проводимую Исследовательским советом инженерных и физических наук Великобритании. На фото изображен одиночный атом стронция в мощном электрическом поле. На него направлены лазеры, из-за чего атом испускает свет.
Пусть атом и видим, рассмотреть его все равно непросто. Если вы пристально вглядитесь в центр фотографии, то заметите слабо светящуюся голубую точку. Это атом стронция, подсвеченный сине-фиолетовым лазером.
fig1
Стронций в эксперименте использовали из-за размера: у стронция 38 протонов, и диаметр его атома — несколько миллионных долей миллиметра. Обычно столь мелкий объект мы бы не разглядели, но ученые использовали трюк, чтобы сделать атом ярче.
На фотографии он освещен высокомощным лазером, из-за которого электроны, кружащиеся по орбите вокруг атома стронция, получают больше энергии и начинают испускать свет. Как только заряженные электроны дали достаточное количество света, самая обыкновенная камера смогла сфотографировать атом.
Правда, если бы вы лично стояли рядом с этой установкой, то ничего бы не увидели. Снимок сделан с помощью длинной выдержки, так как что без оборудования весь этот свет все равно не заметить. Правда, другого способа увидеть реальный одиночный атом невооруженным глазом у человека просто нет.
fig2

Фокус, действительно есть, но не в том, что хотят показать авторы. Одиночный атом в любой ловушке в неподвижности, как они показывают, да ещё и в длительной экспозиции удержать просто невозможно. Тем более, возбуждая не только электроны, но и ядро высокомощным лазером.
Знаете как выглядели первые дагеротипы? Вот так
fig3
Как можно видеть, улицы пусты. А всё потому, что при длительной экспозиции прохожие просто не отображались. Также точно должно было быть и на снимках авторов, поскольку каким бы ни было значительным удерживающее поле ловушки, атомы в ней не находятся в покое. Особенно если их ещё и возбуждают.
Так что с большой степенью достоверности можно говорить о фокусе, но не о снимке атомов.
К тому же, атомы давно уже сфотографированы, но при значительно более жёстких способах их удержания в структуре других атомов. Вот, например
"За полтора часа при помощи "атомного" пера исследователям удалось на площадке размером 2 на 2 нанометра выложить одиночными атомами "Si" - химическое обозначение кремния. Опыт проводился при комнатной температуре.
По словам ученых, более мелкую надпись сделать невозможно.
"Атомное" перо основано на открытом ранее эффекте обмена атомов кремния на атомы олова при приближении зонда сканирующего атомно-силового микроскопа к поверхности полупроводника."
Или ещё...
Скан надписи IBM, сделанной с помощью сканирующего туннельного микроскопа из 35 атомов ксенона
"Среди прикладных целей, которые преследует человечество в управлении отдельными атомами, — создание новых устройств для хранения информации. Самая большая плотность вертикальной записи информации, которая может быть достигнута теоретически, — запись одного бита в одном атоме. Год назад, в июле 2016 года, физики из университета Дельфта показали элемент памяти объемом в один килобайт, информация в котором записывается взаимным расположением отдельных атомов хлора, лежащих на поверхности медного кристалла. Он состоит из блоков по несколько «строк». Если атом хлора лежит в верхней части строки, то он символизирует единицу, а если он находится в центре строки — ноль. Перемещение атомов происходит с помощью иглы сканирующего туннельного микроскопа — на полную перезапись уходит несколько минут. Очень символично, что в модуль памяти исследователи записали текст лекции Ричарда Фейнмана «Там внизу много места».

Сейчас микроскопы такого уровня используются в повседневных исследованиях. С их помощью проводят гонки молекул, исследуют свойства отдельных атомов, определяют химическое строение неизвестных веществ и создают атомарные негатроны."
Так что знание об атомах ушло далеко вперёд. Не только их фотографируют, но сейчас умеют их передвигать и даже делают мультики

Комментарии

Комментарии не найдены ...
Добавлять комментарии могут только
зарегистрированные пользователи!
 
Имя или номер: Пароль:
Регистрация » Забыли пароль?
 
© decoder.ru 2003 - 2021, создание портала - Vinchi Group & MySites
ЧИСТЫЙ ИНТЕРНЕТ - logoSlovo.RU