Nano-bæger giver indsigt i atomernes kondens

Det er lykkedes et internationalt team af fysikere at kortlægge kondensering af individuelle atomer, eller rettere deres overgang fra en gasformig tilstand til en anden tilstand, ved hjælp af en ny metode. Ledet af Swiss Nanoscience Institute og Institut for Fysik ved University of Basel, holdet var i stand til for første gang at overvåge, hvordan xenonatomer kondenserer i mikroskopiske målebæger, eller kvantebrønde, derigennem gør det muligt at drage centrale konklusioner med hensyn til arten af ​​atombinding. Forskerne offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Naturkommunikation .

Teamet ledet af professor Thomas Jung, som består af forskere fra Swiss Nanoscience Institute, Fysisk Institut ved University of Basel og Paul Scherrer Institute, udviklet en metode, der gør det muligt for første gang at kortlægge kondensering af individuelle atomer trin for trin. Forskerne tillod atomer i ædelgas xenon at kondensere i kvantebrønde og overvåger de resulterende akkumuleringer ved hjælp af et scannende tunnelmikroskop.

Kvantbrønde som bæger

Den autonome organisering af specifikt 'programmerede' molekyler letter oprettelsen af ​​et porøst netværk på en substratoverflade - det er de kvantebrønde, der bruges som målebæger med en specifikt defineret størrelse, form og atomvæg og gulvstruktur. Atomernes bevægelsesfrihed er begrænset i kvantebrønde, gør det muligt at overvåge og kortlægge atomernes arrangement afhængigt af sammensætningen.

Med disse data, forskerne var i stand til at vise, at xenonatomerne altid arrangerer sig selv efter et bestemt princip. For eksempel, nogle enheder bestående af fire atomer dannes kun, når der er mindst syv atomer i kvantebrønden. Og hvis der er tolv atomer i kvantebrønden, dette resulterer i oprettelsen af ​​tre meget stabile fire-atom-enheder.

Konklusioner om arten af ​​binding

Billeder og strukturer af nanokondensater, der blev optaget for første gang, gør det muligt at drage centrale konklusioner om arten af ​​de fysiske bindinger, der dannes af xenonatomerne. "Men dette system er ikke udelukkende begrænset til ædelgasser, "siger Sylwia Nowakowska, hovedforfatter til publikationen. "Vi kan også bruge det til at undersøge andre atomer og den måde, de binder sig på." Da den nyudviklede metode præcist kortlægger atombinding og bestemmer stabiliteten af ​​de forskellige tilstande, det kan også bruges til at verificere teoretiske beregninger om obligationer.

Resultaterne af undersøgelsen er baseret på et samarbejde mellem forskere fra Schweiz, Brasilien, Sverige, Tyskland og Holland, og blev offentliggjort i det aktuelle nummer af det videnskabelige tidsskrift Naturkommunikation .