>>NFS>>Arkiv>>Verdens Fysikkår 2005

Verdens Fysikkår 2005

En verden på atomær skala

Tunneleringsmikroskopet (scanning tunneling microscopy, STM), som ble utviklet av Gert Binnig og Heinrich Rohrer i 1981/1982, har gitt oss muligheten til å observere og flytte på enkeltatomer på overflater. Binnig og Rohrer ble tildelt Nobelprisen i fysikk i 1986 for dette arbeidet. Tunneleringsmikroskopet er basert på at elektroner kan "hoppe over" fra ett materiale til et annet når avstanden mellom materialene er omtrent på størrelse med avstanden mellom atomene i materialene, et fenomen som kalles kvantmekanisk tunnelering i fysikken. I mikroskopet er det ene materialet en elektrisk ledende, skarp spiss med ett atom ytterst og det andre et elektrisk ledende materiale med ei overflate der atomene danner en struktur eller et mønster. Ved å sette på en elektrisk spenning mellom spissen og det andre materialet vil det gå en strøm, som er så sterkt avhengig av avstanden mellom de to materialene at strømmen hovedsaklig vil gå mellom det ytterste atomet på spissen og atomet i overflata rett under spissen. Ved å bevege spissen langs overflata, kan vi "avbilde" atomene i overflata. Instrumentet gir også mulighet for å flytte på atomer som sitter oppå overflata.

Illustasjonen viser et STM-bilde av ei kopperoverflate der et tunneleringsmikroskop har blitt brukt til flytte 48 jernatomer på denne overflata til en ring. De enkelte toppene i bilde er jernatomer. Bølgemønsteret som er avbildet inni atomringen, viser at elektroner har bølgeegenskaper.

STM-bildet er tatt av D. Eigler og kolleger ved IBM Almaden i USA, www.almaden.ibm.com/vis/stm/corral.html

Anne Borg, Institutt for fysikk, NTNU