De smalleste broer af guld er også de stærkeste, undersøgelse finder

På atomær skala, den mindste bro af guld - den lavet af et enkelt atom - er faktisk den stærkeste, ifølge ny forskning udført af ingeniører ved University at Buffalos Laboratory for Quantum Devices.

Det kontraintuitive fund er resultatet af eksperimenter, der undersøgte egenskaberne ved atomhalskæder af guld, der dannede sig, da den spidse, guldspidsen af ​​en cantilever blev skubbet ind i en flad, guld overflade. En undersøgelse af disse små, guldbroer afslørede, at de var stiveste, da de kun omfattede et enkelt atom.

Undersøgelsen blev offentliggjort i juni i Fysisk gennemgang B af en trio af UB -forskere:postdoktor Jason Armstrong og professorerne Susan Hua og Harsh Deep Chopra, alle i UB's Institut for Mekanik og Rumfartsteknik. Støtte til arbejdet kom fra National Science Foundation-bevillinger nr. DMR-0706074 og nr. DMR-0964830.

Mens ingeniører søger at bygge enheder såsom computerkredsløb med stadigt mindre dele, det er afgørende at lære mere om, hvordan små komponenter omfattende et enkelt atom eller et par atomer kan opføre sig. De fysiske egenskaber af gadgets i atomskala adskiller sig fra dem for større, "bulk" modparter.

"Den daglige intuition tyder på, at enheder lavet af kun få atomer ville være meget modtagelige for mekaniske kræfter, "sagde teamet." Denne undersøgelse finder, imidlertid, at materialets evne til at modstå elastisk deformation faktisk stiger med faldende størrelse."

En anden observation, som holdet gjorde, mens de studerede de små guldhalse:pludselige atomforskydninger, der opstår, når guldspidsen og overfladen trækkes fra hinanden, er ikke vilkårlige, men følg veldefinerede regler for krystallografi. Flere videnskabelige højdepunkter i arbejdet er opsummeret i Physical Review Focus fra American Physical Society.

UB's laboratorium for kvanteenheder, ledet af Chopra og Hua, arbejder med at kortlægge udviklingen af ​​forskellige fysiske egenskaber af materialer - herunder mekaniske, magnetisk og magnetisk transportadfærd -- da prøvestørrelser vokser fra et enkelt atom til bulk.

Denne komplicerede opgave kræver teknologi, der er i stand til at fange et enkelt eller få atomer mellem sonder, og yderligere skubbe og trække i atomerne for at studere deres reaktion.

Den sofistikerede teknologi, som Armstrong, Hua og Chopra opfundet og bygget til at udføre forskningen blev for nylig licenseret til Precision Scientific Instruments Inc., et vestligt opstartsfirma i New York grundlagt af lederne af Murak &Associates LLC, en ledelsesrådgivningspraksis; SoPark Corporation, en elektronikserviceproducent (ESM); og PCA -gruppen, Inc., et konsulentfirma, der tilbyder totalteknologiske løsninger.

"Instrumenterne og metoderne er utrolig præcise og i stand til at deformere prøven på picometerskalaen (ca. 100 gange mindre end et atom), hvilket betyder bogstaveligt talt at strække bindingslængderne, og samtidig måling af kræfterne på piconewton -niveau, samt diverse andre ejendomme. Som et meget bredt perspektiv, ved at give forskere mulighed for at sondere de helt små, teknologien kan fremskynde fremskridt inden for områder lige fra satellitkommunikation til sundhedspleje, " sagde Gerry Murak, formand og medstifter af Precision Scientific Instruments, Inc.

"Lille er spændende, og enheder på atomare skala er teknologiens nye grænse. Metrologisystemer, der er i stand til at undersøge opførsel af atomskalaenheder, er hårdt nødvendige, og denne teknologi giver os en unik platform, " sagde Murak.