Stfw.RuУчёные впервые сфотографировали атом
Обритали электронов вокруг атома углерода
🕛 17.09.2009, 10:42
Впервые физикам удалось сделать снимки структуры атомов с электронами. Изображения показывают детальный вид электронного облака атома углерода и получены украинскими учёными из Харьковского физико-технического института. С 1980-х годов у исследователей была возможность изучать атомную структуру материалов, но только на уровне модели, с помощью специальных техник съёмки.Согласно квантовой механике, электрон не существует в виде одинарной точки, а окружает ядро в виде облака, известного как орбиталь. Синие сферы на изображении показывают два состояния расположения электронов на их орбиталях. Структуры подтверждают иллюстрации, присутствующие в тысячах книг по химии, потому как совпадают с предсказаниями квантовой механики. Профессор физики из Стэнфордского университета (Stanford University) в Калифорнии Дэвид Голдабер-Гордон (David Goldhaber-Gordon) назвал результаты поразительными. Чтобы получить снимки, исследователи использовали полевой эмиссионный электронный микроскоп (field-emission electron microscope, FEEM). Они разместили цепочку из нескольких десятков атомов углерода в вакуумной камере и пропустили через них напряжение 425 В. Атом на конце цепочки излучал электроны в окружающий экран, покрытый люминофором, создавая изображение электронного облака вокруг ядра.
Микроскопы FEEM используются для изучения микромира ещё 1930-х годов. Однако до знаменательного события они были способны отобразить только расположение атомов в образце. Чем острее конец исследуемого образца в вакуумной камере, тем более высоким разрешением отличается изображение. За последний год физики научились манипулировать атомами углерода в цепочках. С расположенным на конце всего лишь одним атомом микроскоп смог разрешить электронные орбитали. Хотя инструменты наподобие сканирующего туннельного микроскопа уже позволяют изучать структуру электронов в многоатомном образце, Голдабер-Гордон считает, что "всегда хорошо иметь альтернативные подходы. Иногда что-то сложное при одном взгляде становится ясным при ином. Каждый приближает вас к полному пониманию". Однако новая техника не получит широкого распространения из-за специфической структуры образца.