Sciencemag.cz
Related Articles
Přesné umísťování atomů je jednou z možných cest ke qubitům pro kvantové počítače.
Vědci Benjamin Lowe a Oleksandr Stetsovych z FZU sestavili QR kód více než tisíckrát menší, než je šířka lidského vlasu, a téměř osmsetkrát menší než současný držitel Guinnessova rekordu.
Spolu s kolegou Julianem Ceddiou z Monash University použili hrot rastrovacího tunelového mikroskopu, aby jeden po druhém přesně rozmístili atomy a vytvořili QR kód o rozměrech pouhých 50 × 50 nm². Snímek výsledného obrazce pak pořídili stejným mikroskopem.
Jak to dokázali?
Rastrovací tunelové mikroskopy měří nepatrné proudy, které tečou, když se atomárně ostrý hrot přiblíží k rovnému vodivému vzorku. Vzdálenost přitom bývá menší než nanometr. Elektrony pak dokážou „přeskočit“ přes bariéru a vytvořit proud díky kvantovému jevu zvanému tunelování. Chemici, fyzici i materiáloví vědci po celém světě těmito mikroskopy zobrazují materiály s atomárním rozlišením.
Ve vakuu a při kryogenních teplotách je mikroskop tak přesný, že s hmotou zvládne pracovat po jednotlivých atomech. Atomy a molekuly umí zvednout, položit i posunout po atomárně rovném povrchu.
„Hrot pokrytý atomy stříbra jsme velmi jemně přiblížili ke stříbrnému povrchu, až se dotkly,“ vysvětluje Oleksandr Stetsovych. „Když parametry nastavíte správně, zanechá takový dotek na povrchu jediný atom stříbra.“
Vědci postup zautomatizovali a nechali ho opakovat na určených místech oblasti 50 × 50 nm², dokud QR kód nevznikl.
„S automatizací jsme se dostali skoro do cíle, ale mobil kód pořád nepřečetl,“ říká Benjamin Lowe. „Posledních pár atomů jsme proto umístili a zarovnali ručně. Pak už telefon snímek z mikroskopu načetl. Měli jsme velkou radost.“
K čemu je taková přesnost dobrá?
Posouvat jednotlivé atomy po povrchu vědcům umožňuje přesně řídit interakce mezi nimi a zkoumat je.
„Náš snímek je hravá ukázka toho, jak přesně s rastrovacím tunelovým mikroskopem pracujeme,“ vysvětluje Julian Ceddia. „Vědci po celém světě ale stejnými metodami staví atom po atomu zcela nové materiály. Struktury, které by v přírodě samy nikdy nevznikly.“
Přesné umísťování atomů je jednou z možných cest ke qubitům pro kvantové počítače. Nebo k novým elektronovým stavům, které vzniknou laděním mnohačásticových interakcí, třeba když se na supravodivý povrch postaví řetězec magnetických atomů.
Kam vás tedy QR kód zavede?
Nano QR kód vědci využívají k propagaci nové soutěže pro komunitu rastrovací sondové mikroskopie: SPM Pro Tips.
Na webu můžou vědci sdílet svá data s kolegy a přiblížit svou práci širšímu publiku. Ke každému příspěvku patří srozumitelný popis snímku. Vědci tak dostávají prostor svou práci vysvětlit a veřejnost možnost do ní nahlédnout.
„Chtěli jsme vymyslet zábavný způsob, jak můžou vědci v oboru ukázat svou kreativitu a podělit se o úžasné možnosti našich mikroskopů,“ vysvětluje Benjamin Lowe. „Doufáme, že se vědci i laici zasmějí u vtipných příspěvků, pokochají se těmi krásnými a možná se i dozvědí, jak těmito metodami studujeme materiály v nejmenším možném měřítku.“
Mezi příspěvky najdete jednotlivé molekuly, které připomínají plyšové medvídky, květiny nebo gumové bonbony, molekulární uspořádání podobná plástvi či motýlům a kvazičástice ve 2D materiálech, které vypadají jako van Goghova Hvězdná noc. Na web se dostanete přes nejmenší QR kód na světě nebo přes adresu spmprotips.com.
Nejmenší QR kód na světě
Projděte si galerii, zahlasujte pro svůj oblíbený snímek a napište k němu komentář. Zkusit si můžete i to, jak se snímky rastrovacím tunelovým mikroskopem pořizují.
oznámení Fyzikálního ústavu AV ČR
