# מדענים "כותבים" עם אטומים באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי

> צוות מדענים בינלאומי, בכללם חוקרים מהמחלקה לפיסיקה תיאורטית של מצב המוצק באוניברסיטת מדריד, גילה שיטה חדשה לשליטה באטומים. ננוטכנולוגיה מנצלת את תכונות החומר בקנה-המידה הננומטרי שלו. הגבול הסופי למזעור זה הינו הפיתוח של התקנים המורכבים ממבנים אטומיים שהוכנו באופן מלאכותי בכדי לבצע מטרה מסוימת, שנקבעה מראש. הכלים המאפשרים צפייה ושליטה באטומים מכונים מיקרוסקופיות קירבה (proximity). הם כוללים בתוכם מיקרוסקופ מנהור סורק ((STM, שפותח בשנת 1986 ומיקרוסקופ כוח אטומי (AFM). במחקר,…

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/writing-with-atoms-2001093
- Author: דר. משה נחמני
- Published: 2009-01-21T00:10:46+02:00
- Modified: 2010-08-26T17:25:16+03:00
- Sections: ננו טכנולוגיה
- Topics: ננוטכנולוגיה, ספינטרוניקה

## Article

צוות מדענים בינלאומי, בכללם חוקרים מהמחלקה לפיסיקה תיאורטית של מצב המוצק באוניברסיטת מדריד, גילה שיטה חדשה לשליטה באטומים. ננוטכנולוגיה מנצלת את תכונות החומר בקנה-המידה הננומטרי שלו. הגבול הסופי למזעור זה הינו הפיתוח של התקנים המורכבים ממבנים אטומיים שהוכנו באופן מלאכותי בכדי לבצע מטרה מסוימת, שנקבעה מראש. הכלים המאפשרים צפייה ושליטה באטומים מכונים מיקרוסקופיות קירבה (proximity). הם כוללים בתוכם מיקרוסקופ מנהור סורק ((STM, שפותח בשנת 1986 ומיקרוסקופ כוח אטומי (AFM). במחקר, שפורסם בכתב-העת Science, צוות בינלאומי של מדענים הציג שיטה חדשה לשליטה על אטומים המבוססת על AFM והמאפשרת בנייה של מבנים אטומיים יציבים בטמפרטורת החדר. שלא כמו בשיטות שליטה אטומיות קודמות, אשר כללו דחיפה או משיכה של אטומים מפני השטח של חומר באמצעות החוד של המיקרוסקופ ודרשו טמפרטורות נמוכות ביותר, השיטה החדשה מבוססת על חילוף מבוקר של אטום מהחוד באטום מהמשטח כאשר שניהם קרובים מספיק. ע"י השימוש באטומים שמקורם בחוד (ואשר שונים כימית מאלו שעל המשטח) בכעין "דיו" ניתן "לכתוב" או "לשרטט" באמצעות המיקרוסקופ. ניתן לחזור על תהליך חילוף זה בנקודות שונות ע"ג המשטח ליצירת מבנים מורכבים ביעילות מרובה. במקרה הנ"ל, החוקרים "שירטטו" את הסימול הכימי של סיליקון, "Si" (שהינו היסוד הכימי המתפקד כ"דיו") על משטח מכוסה באטומי בדיל. הודות להדמיות מתמטיות המבוססות על מכניקה קוונטית והדורשות שימוש במחשבי-על ניתן היה גם להסביר את המנגנון האטומי הבסיסי בליבו של תהליך זה ולקבוע מהם התנאים המתאימים ביותר עבורו. תהליך חדיש זה מפחית באופן דרמטי את הזמן הנדרש לבניית מבנים אטומיים מורכבים. ניתן להשתמש בשיטה זו אפילו בטמפרטורת החדר והוכח כי ניתן להשתמש בה עם מגוון משטחים של מוליכים-למחצה. אשר על-כן, שיטה זו מצמיחה נקודות מבט חדשות בתחומים כגון מדעי-החומרים, ננוטכנולוגיה, אלקטרוניקה מולקולארית וספינטרוניקה (Spintronics). בייחוד נכון הדבר עבור שילוב היכולת של מיקרוסקופ ה- AFM לשלוט באטומים בודדים שעל-גביי משטחים עם האפשרות לזהות את היסוד הכימי המסוים. שילוב שכזה הודגם ע"י אותו הצוות במאמר שפורסם בכתב-העת המדעי Nature בשנה שעברה, והוא יוכל לאפשר ייצור של ננו-מבנים בעלי תכונות ותפקודים ייחודיים אשר ישפרו את יעילות פעילותם של התקנים אלקטרוניים. לדוגמא, הצבת יסודות מזהמים ייחודיים בנקודות הטובות ביותר ע"ג משטחים של מוליך-למחצה להגברת היעילות של טרנזיסטורים ננומטריים או אטומים מגנטיים, יאפשרו פיתוח התקנים המבוססים על בקרת הספין של אלקטרון. שיטות אלו יוכלו לסייע גם בפיתוח של רכיבי-בסיס של מחשב קוונטי עתידי. [הידיעה מכתב-העת Science](http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/322/5900/413) באותו הנושא: - [כתיבה תמה](https://www.hayadan.org.il/fine-writing-3012081/) - [התנ"ך הננומטרי של הטכניון](https://www.hayadan.org.il/nanobible-in-the-technion-1812070/)