Новости химической науки > Измерена сила трения на атомном уровне

Международная группа исследователей из США и Германии успешно применила атомно-силовую микроскопию для точного определения значения силы, необходимой для перемещения одиночного атома кобальта по поверхности различных металлов.

Щуп атомно-силового микроскопа измеряет силу, необходимую для перемещения атома кобальта по поверхности кристалла. (Рисунок из Science, 2008, 319, 1066)

Ключом для революционной работы, выполненной Маркусом Терне (Markus Ternes) и коллегами из Исследовательского Центра IBM в Калифорнии и Университета Регенсбурга, является атомно-силовой микроскоп [atomic force microscope (AFM)] особо высокой чувствительности, оборудованный сенсором qPlus. Метод AFM основан на сканировании поверхности крошечным вибрирующим кантилевером.

При приближении щупа кантилевера к поверхности он отклоняется под действием поверхностных сил, в результате чего изменяется частота колебаний кантилевера. Измерение частоты таких колебаний дает информацию о свойствах поверхности. Обычно амплитуда колебаний кантилевера составляет величину порядка десятков нанометров, что затрудняет проведение операций с отдельными атомами.

В новом сенсоре qPlus используется более жесткий кварцевый кантилевер, напоминающий крошечный камертон, амплитуда колебаний которого составляет уже не нано-, а пикометры. Это обстоятельство означает, что атомный силовой микроскоп с сенсором qPlus может с высокой точностью измерять силу, требуемую для перемещения одиночных атомов.

Исследователи поместили одиночный атом кобальта на поверхность платины и использовали щуп AFM для перемещения этого атома из одного «углубления» платиновой поверхности в другое. В соответствии с проведенными измерениями, сила, потребовавшаяся для этого перемещения, составила 210 пиконьютон.

Источник: Science, 2008, 319, 1066, DOI: 10.1126/science.115028

метки статьи: #аналитическая химия, #нанотехнологии, #физическая химия, #химия поверхности