Skip to main content

Forskare har lyckats kontrollera laddningstillståndet hos enstaka guldatomer

Pressmeddelande   •   Jul 27, 2004 16:38 CEST

Forskare på Chalmers, Göteborgs Universitet och IBM Zurich
forskningslaboratorium har lyckats med bedriften att manipulera och
kontrollera laddningstillståndet hos enstaka guldatomer.

Upptäckten, som tidskriften Science skriver om den 23 juli, öppnar nya
forskningsinriktningar från undersökning av laddningstillstånd hos
enstaka atomer och atomklungor till kontroll av magnetiska moment och
katalytisk aktivitet.

I och med detta har en ny nivå av kontroll av materiens byggstenar
uppnåtts, som visar att man nu kan förändra den elektriska laddningen
hos enstaka atomer, elektron för elektron. Den elektriska laddningen hos
en atom är en fundamental egenskap som direkt påverkar atomens
fysikaliska och kemiska egenskaper. Dessutom utgör upptäckten ett
viktigt steg för att realisera en framtida atomskalig teknologi.

Alltsedan Eigler och Schweizer skrev ut bokstäverna IBM med 35
xenonatomer för 15 år sedan [1], har forskare strävat efter en allt ökad
kontroll av materiens byggstenar. Den utvecklingen startade med Richard
Feynmanns vision av extrem miniaturisering 1959 och hans klassiska
föreläsning "There's Plenty of Room at the Bottom"[2].

Laddningkontrollen hos enstaka guldatomer adsorberade på en ultatunn
natriumklorid film på en kopparyta har utförts av Jascha Repp och
Gerhard Meyer vid IBM Zurich forskningslaboratorium med hjälp av ett
sveptunnelmikroskop, STM.

Fredrik E. Olsson och Mats Persson, vid Avdelningen för Tillämpad
Fysik på Chalmers och Göteborgs universitet, står för den teoretiska
tolkningen av experimentet. I överenstämmelse med experiment, visar de
teoretiska studierna baserade på täthetsfunktionalberäkningar att en
guldatom kan befinna sig i två olika laddningstillstånd: ett tillstånd
som är nästan neutralt och ett negativt laddat tillstånd. De finner en
enkel fysikalisk mekanism bakom denna bistabilitet som visar att detta
fenomen bör vara allmänt förekommande för polära, isolerande ultratunna
filmer på en metallyta.

Forskningssamarbetet mellan IBM Zurich och Chalmers har stötts inom
det Europeiska nätverket rörande "Atomic and Molecular Manipulation as a
new Tool for Science and Technology".

Sveptunnelmikroskop, STM uppfanns av Binnig and Rohrer vid IBM Zurich
forskningslaboratorium för tjugo år sedan och belönades med Nobelpris 1986.

1. J. Repp, G. Meyer, F. E. Olsson och M. Persson, Science 305, 493 (2004).
2. D. M. Eigler och E. K. Schweitzer, Nature 344, 524 (1990).
3. R. P. Feynmann Eng. Sci. 23, 22 (1960).

Forskarnas arbete har uppmärksammats av en mängd internationella
vetenskapstidskrifter.

Läs mer:
Charging the atom, one by one, K. Horn, Science *305*, 483 (2004).
http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/305/5683/483/

Gold charges up electron by electron, M. Peplow,
http://www.nature.com/news/2004/040719/full/040719-14.html

STM turns atoms into ions, L. Kaluagher, URL
http://physicsweb.org/article/news/8/7/13/1

ELECTRON TRANSFER: Researchers add charge to single atom/, E. Wilson ,
Chemical & Engineering News *82*, 13 (2004) URL
http://pubs.acs.org/cen/news/8230/print/8230notw5.html


Mer information:
Mats Persson
tel 031-91 32 37, mobil 070 753 5666
e-post: tfymp@fy.chalmers.se