擒住單個原子的掃描隧道顯微鏡

擒住單個原子的掃描隧道顯微鏡

1982年4月27日

能不能把「單個原子」抓住，用什麼工具「夾住」它？看似不可能的事，竟然有人把它實現了。

1981年，科學家格爾德·賓寧和海因里希·羅雷爾，成功地研製出了一台儀器，不僅能觀察到物質表面的原子結構，還能把原子夾起來挪動。這台儀器叫做「掃描隧道顯微鏡」，它使人們第一次觀察並操縱了原子。它利用了微觀粒子的「隧道效應」，把隧道電流的強弱轉化為空間信號，通過電腦分析得到樣品表面單個原子的情況，還能把原子間距及排列狀態用圖像顯示出來。1982年4月27日，他們把這一驚人的成果寫成論文投寄給《IBM研究進展》雜誌。

掃描隧道顯微鏡使人的視野深入到原子尺度，還能在原子尺度上對材料進行加工，甚至操縱原子。

掃描隧道顯微鏡可以工作在真空、大氣、常溫、變溫等不同環境下，還可以把樣品浸泡在水或其他溶液中操作，不傷及樣品，對樣品需求量很小，甚至在幾微克材料上都可以操作，這對觀測珍稀樣品提供了便利，更有助於對生物樣品的研究，特別是對DNA觀測，在生命科學等領域研究中，它有著廣泛應用前景。

掃描隧道顯微鏡技術的超強功能使表面科學、材料科學與分析技術發生了革命性的變化，被國際公認為20世紀80年代世界十大科技成就之一。1986年，格爾德·賓寧和海因里希·羅雷爾被授予諾貝爾物理學獎。

2018.4.27.星期五 戊戌年三月十二

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