Хотя ученые в принципе давно знают, что атомы существуют, все же тень сомнения оставалась, потому что увидеть атомы глазами никому не удавалось.
Теперь ученые могут получать изображения атомов на экране компьютера, передвигать атомы по поверхности, используя специальный инструмент — сканирующий туннельный микроскоп (СТМ).
Атомы и обычные измерительные приборы
Увидеть атомы в обычном микроскопе нельзя из-за малых размеров последних — от четырех до шестнадцати миллиардных долей сантиметра в диаметре. Волосок на руке в миллион раз толще. Использовать обычный свет, чтобы осветить атом, нельзя, потому что волна видимого света в две — пять тысяч раз больше диаметра атома.
Сканирующий туннельный микроскоп
СТМ — это не оптический прибор с окуляром, куда можно заглянуть глазом. Это компьютеризированный инструмент со специальным наконечником, который можно располагать очень близко к исследуемой поверхности. При движении наконечника электроны проскакивают промежуток между наконечником и материалом поверхности. В результате можно зарегистрировать электрический ток. При малейшем изменении расстояния между поверхностью и наконечником – электродом меняется сила электрического тока.
Как увидели атомы
Поверхность, которая кажется нам идеально гладкой, на атомном уровне является весьма и весьма бугристой. Электрод регистрирует каждое возвышение, даже если оно не превышает размерами атом. Компьютер рисует объемную карту поверхности, учитывая каждый ее атом. В результате мы можем «видеть» атомы.
С помощью СТМ ученые научились манипулировать атомами. Сначала атомы охлаждаются до минус 270 градусов Цельсия, что очень близко к абсолютному нулю температур, при такой низкой температуре атомы становятся практически неподвижными.
Используя при этом электрод СТМ, можно с помощью магнитного поля перемещать атомы по своему усмотрению и даже писать ими слова на поверхности вещества. Эти слова написаны так же, как слова в книгах для слепых шрифтом Брайля. Прочитать эти атомные письмена можно только с помощью СТМ.