Obwohl Wissenschaftler im Prinzip seit langem wissen, dass Atome existieren, blieb immer noch ein Schatten des Zweifels bestehen, da niemand die Atome mit ihren Augen sehen konnte.
Jetzt können Wissenschaftler Bilder von Atomen auf einem Computerbildschirm erhalten und Atome mit einem speziellen Werkzeug - dem Rastertunnelmikroskop (STM) - auf der Oberfläche bewegen.
Atome und konventionelle Messinstrumente
Es ist unmöglich, Atome in einem gewöhnlichen Mikroskop zu sehen, weil letzteres so klein ist - von vier bis sechzehn Milliardstel Zentimeter Durchmesser. Das Haar am Arm ist millionenfach dicker. Es ist unmöglich, gewöhnliches Licht zur Beleuchtung eines Atoms zu verwenden, da die Welle des sichtbaren Lichts das Zwei- bis Fünftausendfache des Durchmessers des Atoms beträgt.
Rastertunnelmikroskop
STM ist kein optisches Gerät mit einem Okular, bei dem Sie in das Auge schauen können. Dies ist ein computergestütztes Werkzeug mit einer speziellen Spitze, die sehr nahe an der Testoberfläche platziert werden kann. Während sich die Spitze bewegt, gleiten die Elektronen durch den Spalt zwischen der Spitze und dem Oberflächenmaterial. Dadurch kann ein elektrischer Strom aufgezeichnet werden. Bei der geringsten Änderung des Abstands zwischen Oberfläche und Spitzenelektrode ändert sich die Stärke des elektrischen Stroms.
Wie Atome sahen
Eine Oberfläche, die uns vollkommen glatt erscheint, ist auf atomarer Ebene sehr, sehr holprig. Eine Elektrode registriert jede Erhebung, auch wenn sie die Größe eines Atoms nicht überschreitet.Der Computer zeichnet eine dreidimensionale Karte der Oberfläche unter Berücksichtigung jedes seiner Atome. Infolgedessen können wir Atome „sehen“.
Mit STM haben Wissenschaftler gelernt, wie man Atome manipuliert. Zunächst werden die Atome auf minus 270 Grad Celsius abgekühlt, was sehr nahe an der absoluten Nulltemperatur liegt. Bei einer so niedrigen Temperatur werden die Atome fast bewegungslos.
Mit der STM-Elektrode kann man in diesem Fall das Magnetfeld verwenden, um Atome nach Belieben zu bewegen und sogar Wörter auf die Oberfläche der Substanz zu schreiben. Diese Wörter werden auf die gleiche Weise geschrieben wie Wörter in Blindenbüchern in Blindenschrift. Diese atomaren Buchstaben können nur mit STM gelesen werden.
