Forskare manipulerar laddningen hos guld
Forskare har för första gången lyckats manipulera och kontrollera laddningen hos en enskild atom. I ett samarbete mellan IBM och Chalmers har en guldatom tillförts en elektron, som sedan tagits bort igen. Upptäckten är ett viktigt steg mot användandet av enskilda atomer och molekyler som byggstenar i en framtida nanoteknik.
IBM-forskarna Jascha Repp and Gerhard Meyer har med hjälp av ett tunnelmikroskop och en elektrisk puls lyckats ändra och behålla en guldatoms laddningstillstånd. Mats Persson och Fredrik Olsson, som ingår i forskargruppen vid material- och ytteori på Chalmers, står för den teoretiska tolkningen av experimentet. Mats Persson betraktar resultatet som ett genombrott. - Det är första gången man lyckas kontrollera laddningen hos en enstaka atom. Tidigare har man bland annat kunnat manipulera molekyler på liknande sätt, men detta är ännu ett steg mot den yttersta gränsen för nanotekniken. Exempel på områden som kan komma att påverkas av upptäckten är kemisk reaktivitet, optiska egenskaper och magnetiskt moment. Mats Persson uttalar sig dock försiktigt om framtida tillämpningar. - Jag vet inte om jag vågar sticka ut huvudet så mycket. Det här är grundläggande forskning och handlar om att testa gränser för hur material beter sig och för att öka förståelsen för kemiska och fysikaliska system. Kemiforskarna är dock intresserade av de katalytiska egenskaperna, med möjligheten att slå på och av katalysatorns funktion. Även minneskretsar på atomnivå är en möjlighet i framtiden. Samarbetet mellan Chalmers universitet och IBM i Schweiz bedrivs inom ramen för EU- nätverket "Atomic and Molecular Manipulation as a new Tool for Science and Technology". Experimentet utfördes hos IBM med en guldatom i en tunnfilm av natriumklorid, på ett metallsubstrat. Ett tunnelmikroskop placeras ovanför atomen och en strömpuls tillför en elektron till atomen. Den tillförda elektronen stannar kvar på guldatomen ända tills elektronen tas bort igen genom att en ny strömpuls tillförs. Det är en viktig del i resultatet och innebär att båda laddningstillstånden är stabila. Chalmersforskarna svarade sedan för den teoretiska förklaringen. De fann att guldatomer har två olika stabila tillstånd, ett nästan neutralt och ett negativt laddat av en elektron. Mats Persson menar att experimentet är ett resultat av många års forskning, och att det ledde till stort jubel i forskargruppen. - Vi visste ju inte riktigt vad som hände först. Nu har vi den teoretiska modellen klar och det visade sig vara mycket enklare än vi tidigare trott.
