Ikatan antara atom buatan dan alam diukur untuk pertama kalinya | Penelitian

Ikatan antara atom buatan dan alam diukur untuk pertama kalinya |  Penelitian post thumbnail image

Diskon harian Keluaran SGP 2020 – 2021.

Para ilmuwan di Jerman telah menemukan bahwa koral kuantum – struktur nano melingkar sintetis yang bertindak sebagai atom buatan – dapat membentuk ikatan kimia yang sangat lemah dengan atom yang berada di ujung mikroskop gaya atom (AFM). ‘Untuk pertama kalinya, kami dapat secara eksperimental memverifikasi ikatan kimia yang dibentuk oleh atom buatan tersebut,’ kata Franz Giessibl dari Universitas Regensburg, yang memimpin penelitian.

Seperti atom alam, atom buatan memiliki jumlah elektron tetap dengan keadaan elektronik diskrit. Korel kuantum – dalam bentuk lingkaran yang terbuat dari 48 atom besi yang ditempatkan pada permukaan tembaga – pertama kali diperkenalkan oleh tim AS pada tahun 1993,2 memberikan wawasan menarik tentang mekanika kuantum dan membuka peluang baru dalam ilmu material. ‘Salah satu fitur menarik dari atom buatan tersebut adalah bahwa mereka memberikan kontrol atas properti yang tidak dapat dikontrol dalam atom nyata,’ kata Ingmar Swart dari Universitas Utrecht di Belanda, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. ‘Mereka juga dapat digabungkan menjadi kisi, yang dapat digunakan untuk membuat dan mempelajari bahan dengan sifat yang berpotensi menarik dan berguna yang tidak ada di alam.’

Para peneliti menggunakan ujung mikroskop pemindai untuk membangun dua atom buatan dengan ukuran berbeda: kandang kuantum 48 atom klasik serta versi yang lebih kecil yang hanya berisi 24 atom besi. ‘Kandang kuantum membentuk sangkar untuk elektron di permukaan tembaga,’ jelas Klaus Richter, salah satu ahli teori dalam tim. ‘Cincin atom alam menyediakan mekanisme untuk menjebak elektron, membentuk atom buatan — ini seperti gaya Coulomb yang menarik antara inti atom dan elektron dalam atom alam!’

Mikroskop yang digunakan dalam percobaan dilengkapi dengan sensor qPlus yang berbasis teknologi jam kuarsa dan dapat mengukur gaya yang sangat kecil.3 Para ilmuwan menyelidiki interaksi antara elektron koral dan atom depan ujung AFM, dan menemukan ikatan dengan energi sekitar 5meV untuk sistem yang lebih besar. Gaya ikatan serupa juga terdeteksi untuk kandang yang lebih kecil. ‘Ikatan kovalen atom alam sesuai dengan energi ikatan beberapa elektron volt,’ kata Giessibl.

Gambar yang menunjukkan lingkaran titik merah di permukaan biru.  Di dalam cincin terdapat beberapa cincin konsentris dengan titik-titik yang lebih gelap serta satu titik merah di luar pusat

‘Ikatan kovalen alami dibangun antara orbital atom dengan ukuran mikroskopis yang sama,’ jelas Richter. ‘Dalam kasus kami, atom alami membentuk ikatan dengan benda – atom buatan – yang ukurannya sekitar 100 kali lebih besar. Skala panjang mikroskopis dan mesoskopik bertemu. ‘

Swart mengatakan bahwa ini adalah pencapaian yang luar biasa. ‘Gaya antara korral kuantum dan ujung AFM ditemukan berada di urutan seperseribu nilai tipikal yang digunakan dalam studi AFM yang diselesaikan secara atom, membuat eksperimen ini menjadi tur-de-gaya nyata. Pekerjaan ini mendorong batas dari apa yang secara teknis mungkin saat ini dalam hal mengukur kekuatan kecil. ‘

‘Para penulis dapat mengukur interaksi yang sangat lemah dalam jarak jarak tertentu, mendemonstrasikan ketertarikan pada ujung berujung logam dan tolakan untuk ujung berujung CO,’ komentar Willi Auwärter dari Technical University of Munich di Jerman. ‘Karya ini memberikan wawasan yang belum pernah terjadi sebelumnya tentang sifat ikatan atom buatan berskala nano yang “besar dan secara elektronik encer” dibandingkan dengan atom alam.’

Giessibl menunjukkan bahwa meskipun interaksinya lemah, mereka masih mengubah status mekanika kuantum dalam atom buatan. ‘Rekan kami dari teori membantu kami memahami pola yang dibuat saat menambahkan gangguan ke dalam kandang kuantum,’ katanya. Berkat sifat sistem 2D, tim dapat dengan sengaja membuat perubahan pada struktur untuk mempelajari properti tertentu. “Kami menempatkan penghalang di dalam atom dan mengamati apa yang terjadi — suatu prestasi yang tidak mungkin dilakukan atom alami,” kata Giessibl.

Ia yakin bahwa hasil tersebut dapat bermanfaat di berbagai bidang. ‘Pengukuran pertama dari ikatan kimiawi atom buatan ini memvisualisasikan karakter mekanika kuantum yang sulit dipahami. Penerapan dalam informasi kuantum, ilmu material dan kimia muncul jika hanya sedikit imajinasi dan pemikiran yang diterapkan. ‘

Tags:

Related Post