擒住单个原子的扫描隧道显微镜——4月27日科学史上的今天

2018-04-27作者:科学π工作室, 编著编辑:书问阅读



能不能把“单个原子”抓住,用什么工具“夹住”它?看似不可能的事,竟然有人把它实现了。


1981年,科学家格尔德·宾宁和海因里希·罗雷尔,成功地研制出了一台仪器,不仅能观察到物质表面的原子结构,还能把原子夹起来挪动。这台仪器叫做“扫描隧道显微镜”,它使人们第一次观察并操纵了原子。它利用了微观粒子的“隧道效应”,把隧道电流的强弱转化为空间信号,通过电脑分析得到样品表面单个原子的情况,还能把原子间距及排列状态用图像显示出来。1982年4月27日,他们把这一惊人的成果写成论文投寄给《IBM研究进展》杂志。


扫描隧道显微镜使人的视野深入到原子尺度,还能在原子尺度上对材料进行加工,甚至操纵原子。


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扫描隧道显微镜可以工作在真空、大气、常温、变温等不同环境下,还可以把样品浸泡在水或其他溶液中操作,不伤及样品,对样品需求量很小,甚至在几微克材料上都可以操作,这对观测珍稀样品提供了便利,更有助于对生物样品的研究,特别是对DNA观测,在生命科学等领域研究中,它有着广泛应用前景。


扫描隧道显微镜技术的超强功能使表面科学、材料科学与分析技术发生了革命性的变化,被国际公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。1986年,格尔德·宾宁和海因里希·罗雷尔被授予诺贝尔物理学奖。



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作者科学π工作室 编著
出版清华大学出版社
定价99元
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