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IBM显微镜创新技术让分辨率可比原子小100倍

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以往的显微镜成像（左），IBM的科学家用显微镜精确测量长度（右）。
这是一个挑战:想象一万亿级。你可能会想如何在1000000000000年内移动1米。微微米,或十亿分之一米,大约是最小的距离,现在人类可以用显微镜解决。
在过去的几年令人印象深刻的在显微镜工作的基础上，一队来自IBM的改进他们的方法精确测量的单分子的结构细节。他们的技术，他们成功地测量电子的分布非常细微的差别在分子上。如何微妙？我们正在谈论皮米或0.000000000003米。

这是一个原子的直径的百分之一！

有能力解决内部的分子结构，在这种级别的精度是前所未有的。它验证了几十年的理论和间接的实验工作有关的内部性质的分子以及承诺的水平掌握的分子世界的理解，可能会迎来纳米技术。在“科学”杂志上报告了他们的研究。

2009年，IBM的团队第一次拍摄到的分子并五苯的详细图像
IBM的研究人员最新的成就，越来越多的令人印象深刻的显微镜功勋。三年前，他们首次报道了称为并五苯单分子，显示出实际的分子键，清晰的高分辨率图像。就在同一年，它们精确地测量单个原子的电荷使用音叉设备的。今年早些时候，研究人员宣布，他们的技术，理论上已经多年，单分子的电荷分布进行了实验验证。

要真正了解这项研究的影响，这是值得挖掘得更深一些，这个实验。

分子如上图，六苯并蔻（HBC），是一种多环芳香族碳氢化合物，是平面，如其他分子的研究团队。这意味着HBC的是一个巨大的由碳原子组成的电子包装（边缘周围的氢除外）的扁平的圆盘。

现在，一个碳原子与另一个碳原子通过共享电子。他们分享更多的电子，原子核越接近彼此。所以，如果你知道确切长度的债券，可以更好地了解这些原子的电子特性。确定的新技术，在中间分子的化学键稍短比的边缘附近。这表明，这些债券有更多的电子目前。

HBC的兴趣，因为它被用作一个模型，以便更好地了解凉爽的石墨碳板，碳球被称为布基球和碳纳米管。此外，高负担国家要自组装成大型柱状堆叠在合适的条件，使他们的候选人纳米技术的应用。

因为能够测量键长在3皮米，他们有一个更准确的了解，在这些分子中电子的性质。他们甚至已经开始测试其他碳电网分子的到看到整个分子的电子特性被扭曲了其他种类的原子或不规则的。

为什么这很重要？由于此晶格的电子性质是什么使给出了碳纳米管的超导性质和传感器的能力。了解怎么连一点点的变化可能会导致电子方式的转变，它们分布在分子是最重要的，如果，碳纳米管是要有用和可靠的未来的技术。

由IBM开发的技术，使用原子力显微镜或原子力显微镜，与一个单一的一氧化碳（CO）的前端与被探测的分子相互作用。敏感的相互作用可以被测量，作者指出，“合作终止的尖端作为一个功能强大的放大镜，揭示了原子结构的分子，包括其债券。”由于环境温度的原子振动引起太多自己，实验必须运行在真空中在-268C。一种动画显示与要生成的电子分布图，它允许布基球的表面上的相互作用：
工作能力与单分子是呈上升趋势。从加州理工学院在纳米尺度上的相关工作，导致最近一次的规模，衡量一个分子的发展。其他研究人员继续探索分子组装，可以充当其宏观，如单分子电动马达和甚至汽车去年开发。

看到多远，IBM的研究仅在短短的几年来，未来的这个“极端显微镜”，可以帮助科学家解开了更多的系统性能，材料科学和纳米技术的兴趣。的解剖分子的量子力学领域的长期退居可以彻底探索实验，向分子机器的时代，这是一个巨大的一步。我们想当然地操作，检查和测试对象对我们的规模，但为了在纳米，分子的组成部分，必须站起来，相同的质量控制工程师在真实机器上的能力。这是建议的技术，如量子计算和碳纳米管太空电梯。

科学家获取到原子特写

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原子虽小，但不是无形的。

朗讯科技公司贝尔实验室的科学家已经开发出一种显微镜放大单个原子的技术，可以在一块硅。

这是一个大问题，在一个微不足道的方式。以前，科学家能够利用单个原子的图片，只有当他们在表面上坚持。大卫米勒博士，贝尔实验室的物理学家领导的研究小组，给新的工作，这个比喻：如果一个典型的8英寸长的硅晶片 – 被刻在计算机芯片的原料 – 扩大到美国的大小，然后将单个晶体管车的大小，和一个原子将针头的大小。

“我们能够找到相当于几个引脚，隐藏在几辆车，在美国的某个地方，”Mller博士说。研究人员在4月25日的”自然”杂志上报告他们的发现。

当场单个原子的能力就变得很重要，作为电气工程师继续果酱更多的晶体管的计算机芯片。

裁缝硅的电子性质，少量的其他元素，如锑，有助于电子传导电流，扩散，因为晶体管缩小时，它在未来几年内将成为必要的检查，原子，或掺杂，工程师认为他们会。否则，晶体管将无法工作，因为它缺乏电子。

“现在你可以看到他们，所以它不是一个问题，在康奈尔大学应用​​和工程物理学的教授，博士说：”约翰西尔科克斯。

把太多的锑原子，晶体管也停止工作。拍摄的图像，使用新的技术帮助解释为什么。

朗讯显微镜芽窄的高能电子束通过一个非常薄片状硅 – 约一千分之一作为一个人的头发 – 如何偏转电子。锑原子比硅和散射电子锐利的角度，这给了他们的立场重。

物理学家认为，他们有一个总体思路，为什么搞砸了太多的锑原子晶体管，锑开始聚集在一起，并不再捐赠了它的电子。科学家需要解决这个问题，因为更小的晶体管也需要较高浓度的电子才能正常工作。但理论家们指出，这些团块是否两个或四个锑原子组成。

在这种情况下，一张图片胜过千言万语方程。答案是两个。

不要调整焦点,这些斑点是原子

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乍一看，图像模糊和令人费解的：在一个简单的矩形模式对红色斑点，代表的东西。

但是什么？

原子。这是原子最清晰的图像，以0.6埃的分辨率，或大约400万分之一英寸。

每双的斑点是两个硅原子在晶格。

物理学家们早就有了显微镜，可以使单个原子 – 在1989年甚至拼写为”IBM”IBM公司使用35个氙原子，并采取了手工的图片 – 但新的显微镜，这是建在田纳西州橡树岭国家实验室的科学家提供了前所未有的清晰度，也能同行在地表以下。

这将允许科学家们研究，原子细节，晶体管和其他电子设备的三维结构。

彭尼库克博士说：”史蒂夫，橡树岭的科学家之一，”我们可以看看的权利，通过东西。

该显微镜火灾的一个狭窄的电子束和跟踪反弹的原子的原子核的电子。

硅原子实际上并没有红色。该显微镜生产只有黑与白的图像，研究人员增加了色彩。

“这只是几分姿色，彭尼库克博士说。” “这只是使它看起来更好。”