|
|
|
 |
|
|
| |
Notiziario Marketpress di
Mercoledì 01 Settembre 2004
|
|
| |
|
|
| |
Pagina5 |
|
| |
GLI SCIENZIATI IBM CONTROLLANO LO STATO DI CARICA DEL SINGOLO ATOMO LA CAPACITÀ DI AGGIUNGERE E RIMUOVERE UN ELETTRONE IN MANIERA CONTROLLATA RAPPRESENTA UNA PIETRA MILIARE NELLO SVILUPPO DEI FUTURI DISPOSITIVI SU SCALA ATOMICA |
|
| |
|
|
| |
Milano, 1 settembre 2004 - Scienziati dell'Ibm Zurich Research Laboratory e della Chalmers University of Technology di Gothenburg sono riusciti a manipolare e controllare con successo lo stato di carica di singoli atomi. Con questo esperimento è stata aperta una nuova dimensione nella manipolazione atomica: la capacità di aggiungere o rimuovere un elettrone da un particolare atomo costituisce un decisivo passo avanti verso lo sviluppo di dispositivi di dimensioni atomiche. La commutazione tra i differenti stati di carica di un atomo permette, per esempio, di controllare la reattività chimica, le proprietà ottiche o il momento magnetico. Come descritto nel numero del 23 luglio della rivista Science, gli scienziati Ibm Jascha Repp e Gerhard Meyer hanno aggiunto e rimosso un singolo elettrone su uno specifico atomo di oro (Au) posizionando la punta di un microscopio a scansione effetto tunnel (Stm) a bassa temperatura sopra l'atomo e applicando un impulso elettrico. Questa manipolazione non ha effetti sulla posizione laterale dell'atomo di oro assorbito da una pellicola isolante ultrasottile - spessa solamente due strati atomici - di cloruro di sodio (Nacl) posta su un substrato metallico. Cosa ancora più importante, entrambi gli stati di carica dell'atomo sono risultati stabili: l'elettrone aggiunto, cioè, rimane sull'atomo fino a quando non viene applicato un impulso elettrico di segno opposto. La stabilizzazione di stati di carica differenti avviene mediante minuscoli cambiamenti nelle posizioni degli atomi sulla pellicola di ioni. Grazie alla forte polarizzazione ionica della pellicola, lo ione Cl- posto sotto l'atomo di oro si sposta verso il basso, mentre gli ioni Na+ circostanti si spostano verso l'alto. Questo particolare pattern genera un potenziale attrattivo per la nuova carica sull'atomo Au. Nell'immagine restituita dall'Stm, il nuovo stato di carica dell'atomo di oro appare come un solco circolare intorno all'atomo. Jascha Repp, che ha progettato e condotto l'esperimento, spiega: "Un semplice trasferimento di elettrone senza cambiamenti duraturi delle posizioni del nucleo di ioni non risulterebbe stabile dal momento che un elettrone che risieda in uno stato eccitato sull'atomo Au manipolato passerebbe rapidamente per effetto tunnel al metallo del substrato". "La nostra scoperta rappresenta un importante passo avanti verso l'impiego di un singolo atomo o di una singola molecola come blocco elementare per una possibile tecnologia futura operante su scala atomica", commenta Gerhard Meyer, che guida il lavoro di ricerca basato sull'Stm presso l'Ibm Zurich Research Laboratory. "A livello nanometrico, la creazione di strutture funzionali complesse richiederà la capacità di controllare non solo la posizione e le proprietà geometriche e meccaniche degli atomi, ma anche i parametri elettronici e chimici a livello atomico". Nel 1990, Don Eigler dell'Ibm Almaden Research Center di San Jose, in California, aveva dimostrato la possibilità di utilizzare un Stm per posizionare atomi su una superficie mantenendo una precisione atomica della loro collocazione. Ora è stato compiuto il passo successivo manipolando gli elementi che costituiscono l'atomo. Sottolinea Jascha Repp: "Le proprietà chimiche e fisiche degli ioni in genere sono qualitativamente differenti da quelle dei corrispondenti atomi neutri. Per questo le nostre scoperte avranno un impatto non solo sulla fisica ma anche sulla chimica. Le possibili applicazioni di questo fenomeno vanno dalla catalisi ai dispositivi di memoria non volatile fino alla tecnologia informatica quantistica". Per interpretare i risultati sperimentali, Fredrik Olsson e Mats Persson della Chalmers University hanno utilizzato calcoli basati sui principi della Dft (Density Functional Theory). In accordo con gli esperimenti, l'analisi teorica conferma due differenti stati stabili per l'atomo Au: uno pressoché neutro, l'altro caricato negativamente da un elettrone. La possibilità di aggiungere e rimuovere una carica elettronica in modo controllato su un singolo atomo costituisce un decisivo passo avanti verso il futuro sviluppo di dispositivi di dimensioni atomiche. Per esempio, potrebbe condurre alla produzione di celle di memoria non volatile di dimensioni molto ridotte. Come spiega Rolf Allenspach, responsabile del lavoro di ricerca sulla fisica dei sistemi su scala nanometrica presso il laboratorio di Zurigo, "memorie di dimensioni atomiche aumenterebbero la quantità di dati archiviabili su una determinata area di almeno diecimila volte". Un'altra possibilità riguarda la modifica delle proprietà di un materiale a livello atomico. La collaborazione tra Ibm e la Chalmers University è stata condotta all'interno del network "Atomic and Molecular Manipulation as a new Tool for Science and Technology" della Comunità Europea.
|
|
| |
|
|
| |
<<BACK
|
|
|
|
|
|
|
|
