Pierwszy obraz orbitali pojedynczego atomu :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Michael Hanlon: "10 pytań, na które nauka nie znalazła (jeszcze) odpowiedzi" - recenzja

Niebieska Karta - wyjaśnienie terminu; procedura "Niebieskie Karty"

Lek, który zamieni rannego żołnierza w "niezniszczalnego"

Konkurs dla naukowców-fotografów - "Nauka w obiektywie"

Zastosowanie procedury "Niebieskie Karty" dla policji

Wyczuwamy szósty rodzaj smaku, "tłusty" - ogłosili badacze

Igor Mikhailovskij wraz z zespołem z Charkowskiego Instytutu Fizyki na Ukrainie, poprawiając starą technikę obrazowania, zwaną mikroskopią emisji pola, po raz pierwszy pokazał obraz orbitali atomowych i faktyczny kształt pojedynczego atomu węgla.

Mikroskop polowy składa się z metalicznej próbki w formie ostrej końcówki i fluorescencyjnego ekranu przewodzącego, zamkniętych w ultrawysokiej próżni. Próbka jest utrzymywana w dużym potencjale ujemnym w stosunku do fluoroscencyjnego ekranu. Skutkiem jest pole elektryczne przy czubku próbki o wartości 1010 V/m, co wystarcza do wywołania emisji elektronów.

Mechanika kwantowa mówi, że elektron nie występuje jako pojedynczy punkt, ale rozprzestrzenia się wokół jądra atomu, w chmurze znanej orbitalem elektronowym. Jasno niebieskie kule i podzielone chmury, widoczne na zdjęciach, pokazują dwa ułożenia elektronów na swoich orbitalach w atomie węgla. Otrzymane obrazy są takie same jak rysunki w wielu podręcznikach.

Zespół z Charkowa użył arkusza grafenu, grubości 1 atomu węgla i długości 10 atomów, by stworzyć łańcuch atomów węgla, który następnie oziębił, umieszczając w próżni o temperaturze 4,2 K. Przepuścił prąd o napięciu 425 V, co sprawiło, że końcowy atom emitował elektrony na ekran, tworząc obraz elektronowej chmury wokół jądra.

"Otrzymaliśmy faktyczny obraz pojedynczych atomów" - powiedział Igor Mikhailovskij.

Obraz wyglądał tak dobrze jak w podręczniku, choć pojawiły się tylko najbardziej zewnętrzne orbitale. "Zmieniając intensywność prądu, zespół mógł przełączyć energię ostatniego, najbardziej zewnętrznego elektronu atomu z niższego poziomu na poziom wyższy. Uczeni obserwowali również elektrony przechodzące spontanicznie z jednego stanu w drugi, czego przyczyny pozostają nieznane" - mówi Mikhailovskij.

Już wcześniej obserwowano pojedyncze atomy, używając elektronowych mikroskopów transmisyjnych, które wystrzeliwały elektrony przez obiekt i mierzyły jak ich trasa się odginała lub skaningowych mikroskopów tunelowych, które "czują" kształt próbki końcówką mikroskopową. Zdjęcia robione z użyciem mikroskopu sił atomowych nie uzyskiwały takiej rozdzielczości subatomowej. A skaningowy mikroskop tunelowy pozwalał mapować strukturę elektronów w próbce wielu atomów.

Mikroskopia emisji pola ściąga elektrony przez jeden rodzaj obiektu, który jest obserwowany. "W związku z tym - jak mówi Alex Zettl z University of California, Berkeley - jest mniejsza szansa fałszywego przedstawienia i nadinterpretacji sygnału. To jak słyszenie wypowiedzianego wyrazu bezpośrednio z oryginalnego źródła a nie od tłumacza".

"Zawsze dobrze jest mieć uzupełniające metody badania - mówi profesor Goldhaber-Gordon ze Stanford University in California. - Czasami coś zastanawiającego w jednym obrazie stanie się jasne w drugim. To odkrycie jest szczególne i godne uwagi".

Poza potwierdzeniem rysunków zawartych w podręcznikach, technika naukowców z Ukrainy może wyjaśnić właściwości łańcuchów atomów węgla, które ciągle nie są dobrze poznane.

Źródło:
PAP - Nauka w Polsce

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Bohr bug rodzaj błędu programu komputerowego, który jest w pełni powtarzalny - jednak jego przyczyny są nieznane. Pojęcie nawiązuje do modelu atomu Bohra, który opisuje w sposób zgodny z doświadczeniami zachowanie atomu wodoru, jednak nie podaje przyczyn takiego zachowania. pełny tekst

Reguła Hunda - reguła mówiąca, że w atomie, w celu uzyskania najbardziej korzystnego energetycznie zapełnienia orbitali atomowych, powinno być jak najwięcej elektronów niesparowanych. Elektrony ulegają sparowaniu po pojedynczym zapełnieniu wszystkich form przestrzennych danych orbitali danej powłoki elektronowej. pełny tekst

Promień atomu Bohra to teoretycznie obliczony, (na podstawie modelu kwantowego atomu zaproponowanego przez Nielsa Bohra) promień orbity, na której znajduje się elektron na pojedynczym atomie wodoru, w stanie podstawowym, w całkowitej próżni. Promień ten wynosi w przybliżeniu 0,5291772083 = 0,05291772083 nm. Powłoce tej odpowiada energia elektronu o wartości ok. -13,6 eV (energia stanu podstawowego atomu wodoru). pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".