211service.com
Metāli atomu mērogā kļūst molekulāri līdzīgi, atklāj materiālu zinātnieki
Viena no metālu raksturīgajām īpašībām ir veids, kā tie tiek turēti kopā. Būtībā metāla jonu režģis atrodas delokalizētu elektronu jūrā, un tas darbojas kā sava veida līme, kas saista struktūru kopā.
Šīs metāliskās saites pilnībā atšķiras no kovalentajām saitēm, kas satur molekulas kopā. Sākumā metāliskās saites ir kolektīva parādība, kas rodas metāla jonu un delokalizēto elektronu masveida uzvedības dēļ.
Turklāt metāliskām saitēm nav vēlamā virziena. Tas ir ērti, jo padara metāla konstrukcijas stabilas, vienlaikus ļaujot viegli pievienot vai noņemt atomus.
Turpretim kovalentā saite veidojas starp diviem atomiem un ir ļoti virzīta. Šīs saites veido skeletu, kas satur molekulas kopā un ļauj izveidot ļoti sarežģītas struktūras, piemēram, buckyballs un proteīnus.
Bet kā ar saiti, kas satur vienkāršāko iedomājamo metāla konstrukciju — divus metāla atomus, kas veido tiltu? Šodien Harsh Deep Chopra un draugi no Ņujorkas štata universitātes Bufalo saka, ka viņi pirmo reizi ir raksturojuši šīs saites raksturu istabas temperatūrā.
Viņu pārsteidzošais atklājums ir tāds, ka saikne starp diviem metāla atomiem šajās situācijās kļūst molekulāra, citiem vārdiem sakot, tā ir daudz spēcīgāka un ļoti virzīta. Un viņi saka, ka šim atradumam ir svarīga ietekme uz nākotnes atomu izmēra ierīču projektēšanu un būvniecību.
Viņu eksperiments principā ir vienkāršs. Viņi pietuvināja atomu spēka mikroskopa galu pietiekami tuvu zelta virsmai, lai izveidotu viena atoma tiltu. Pēc tam viņi novilka galu, lai izmērītu, cik liels spēks vajadzīgs tilta salauzšanai.
Rezultāti ir pārsteidzoši. Spēks, kas nepieciešams, lai pārtrauktu saites starp zelta atomiem lielapjoma metālā, ir aptuveni 0,5 nanoņūtoni. Bet, kad tiltā ir izolēti divi zelta atomi, ir nepieciešami aptuveni 2 nanoņūtoni, lai veiktu to pašu darbu. Tas ir vai četras reizes lielāks par spēku, kas jāpieliek noteiktā virzienā. (Viņi ieguva līdzīgus rezultātus ar sudrabu.)
Tātad saites starp metāla atomiem atomu mēroga ierīcē ir gan virzītas, gan ievērojami spēcīgākas nekā beztaras materiālā. Citiem vārdiem sakot, šajā mērogā saites kļūst molekulāras.
Tam varētu būt būtiska ietekme uz veidu, kā tiek projektētas un būvētas atomu mēroga ierīces. Virziena saites nodrošina augstu konfigurācijas stabilitāti atomu izmēra metāla ierīcēm, piemēram, Chopra un co.
Turklāt šīm ierīcēm ir mazāka iespēja ciest no sarežģījumiem, ko rada lielapjoma metāla saskarnes, kas var tikt saistītas ar visa veida nevēlamiem atkritumiem. Tas vienkārši nevar notikt ar virziena saitēm.
Protams, šīs metāla saites drīz zaudē savu virziena raksturu, kad tiek pievienoti vairāk metāla atomu. Tāpēc interesants jautājums ir par to, cik tālu šo parādību var izmantot, lai izveidotu molekulārās struktūras. Tā ir problēma turpmākajam darbam.
Taču, tā kā mikroelektronikas miniaturizācijas tendence tagad tuvojas atomu līmenim, labāka izpratne par to, kā atomu mēroga ierīces tiek turētas kopā, noteikti nebūs aplams.
Atsauce: http://arxiv.org/abs/1305.5582 : Atomu izmēra ierīcēs metāliskās saites kļūst molekulāras