manipulación atómica
La manipulación atómica es el proceso de mover átomos individuales sobre un sustrato utilizando el microscopio de túnel de barrido (STM). La manipulación atómica es una técnica de la ciencia de la superficie que generalmente se usa para crear objetos artificiales en el sustrato hecho de átomos y para estudiar el comportamiento electrónico de la materia. Estos objetos no existen en la naturaleza y, por lo tanto, deben crearse artificialmente. La primera demostración de manipulación atómica fue realizada por científicos de IBM en 1989, cuando crearon IBM en átomos . [1]
La manipulación vertical es un proceso de transferir un átomo del sustrato a la punta STM, reposicionar la punta STM y transferir el átomo nuevamente a la posición deseada. La transferencia de un átomo del sustrato a la punta STM se realiza colocando la punta sobre el átomo en un modo de corriente constante, apagando el circuito de retroalimentación y aplicando una polarización alta durante unos segundos. En algunos casos, también es necesario acercarse lentamente a la punta mientras se aplica un alto sesgo. Los picos o caídas repentinos en la corriente durante este proceso corresponden a la transferencia o al átomo que se aleja del lugar dado. Como tal, siempre hay cierto nivel de aleatoriedad en este proceso. La transferencia de un átomo de la punta STM al sustrato se realiza de la misma manera pero aplicando un sesgo opuesto.
La manipulación lateral significa mover un adsorbato en la superficie mediante la creación de un enlace químico o físico temporal entre la punta del STM y el adsorbato. Una secuencia típica de manipulación lateral comienza colocando la punta cerca del adsorbato, acercando la punta a la superficie aumentando el punto de ajuste actual de tunelización, moviendo la punta a lo largo de la ruta deseada y finalmente retrayendo la punta a la altura de exploración normal. La manipulación lateral generalmente se aplica a adsorbatos fuertemente unidos, como adatomos metálicos en superficies metálicas. La probabilidad de que el adsorbato de la superficie se desplace la misma distancia recorrida por la punta depende en gran medida de las condiciones de la punta.
Dependiendo del vértice de la punta y del sistema de superficie/adsorbato, el movimiento lateral puede ocurrir empujando, tirando o deslizando el adsorbato. Estos modos dan como resultado distintas señales de corriente de tunelización durante el movimiento lateral. Por ejemplo, los pasos periódicos en la corriente de tunelización indican que el adsorbato está "saltando" entre los sitios de adsorción mientras sigue la punta: esto significa que la punta empuja o tira del adsorbato.
Varios grupos han aplicado técnicas de manipulación atómica con fines artísticos para demostrar el control sobre las posiciones de adatom. Estos incluyen varios logotipos institucionales y una película llamada " A Boy and His Atom " compuesta de escaneos STM individuales realizados por investigadores de IBM.
Se han realizado varios experimentos notables de física de la materia condensada con técnicas de manipulación atómica. Estos incluyen la demostración del confinamiento de electrones en los llamados corrales cuánticos por Michael F. Crommie et al., [2] y el subsiguiente experimento Quantum espejismo , donde la firma Kondo de un adatom se reflejó de un foco a otro en un cuántico elíptico . corral. [3]
