📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

في المجهر الذي يرى الذرات المفردة، يسود البرد والصمت: درجة الحرارة حوالي -268 درجة مئوية، وفي الداخل فراغ مثالي. لوضع ذرات حديد مفردة على مثل هذه المسرح، عادة ما تكون هناك حاجة إلى "ممر" مباشر من المبخر إلى العينة. لكن في أبرد الأجهزة، يكون هذا الممر محجوبًا بالدروع الحرارية، ويصبح الترسيب لغزًا.

وجد المهندسون حلاً بارعًا: أخذوا مصباحًا متوهجًا مصغرًا — من النوع الذي يضيء في المصابيح اليدوية أو إضاءة الأجهزة — وغطوا خيط التنغستن الخاص به بطبقة رقيقة جدًا من الحديد، ودمجوه مباشرة في رأس المجهر. بتسخين الخيط بتيار ضعيف، يبخرون الحديد ذرة بعد ذرة. يترسب على سطح أكسيد المغنيسيوم البارد الموجود على الفضة، مثل الصقيع على الزجاج. البنية بأكملها بحجم حبة البازلاء، والمسافة إلى العينة حوالي سنتيمتر واحد.

بعد الترسيب، يواصل المجهر مسح نفس المنطقة من السطح: إزاحة الإبرة أقل من 5 نانومتر، أي عرض بضع ذرات. هذا يسمح أولاً بالتقاط صورة لمنطقة نظيفة، ثم وضع بضع ذرات حديد عليها، ثم فحصها مرة أخرى — كما لو تم ترتيب القطع بعناية على رقعة شطرنج فارغة والتقاط صورة قبل وبعد.

للتأكد من أن السطح يحتوي بالفعل على حديد، قام العلماء بقياس كيفية نفق الإلكترونات عبر ذرة مفردة. ظهرت على الرسم البياني درجات متماثلة عند جهد حوالي زائد أو ناقص 14 ملي فولت — وهي "بصمة" مميزة لذرة الحديد على أكسيد المغنيسيوم. تدفق الذرات ضعيف جدًا: حوالي 15 ذرة لكل نانومتر مربع في الثانية. يمكن لهذا المبخر أن يعمل لمدة 150 ساعة تقريبًا، وموضعه الثابت يلغي الحاجة إلى دروع متحركة ضخمة وفتح المجهر بعد التبريد.

الآن يمكن إضافة ذرات مغناطيسية بشكل متكرر وبجرعات دقيقة إلى سطح عازل، دون إزعاج العالم البارد الهش داخل المجهر. هذا يفتح الطريق لبناء هياكل مغناطيسية صغيرة جدًا — ذرة واحدة في كل مرة.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2608.18741v1

Depositing dilute atomic ensembles onto cold samples is challenging in low-temperature scanning tunneling microscopes (STM) because radiation shields and restricted internal geometries often preclude a direct deposition path, particularly in instruments designed for millikelvin operation. We present a compact, milliwatt-range evaporation source fabricated from a commercial miniature incandescent lamp and integrated directly into a millikelvin STM head. The exposed tungsten filament is coated with a micrometre-thick Fe film and positioned about 1 cm from the sample. We deposit isolated Fe atoms onto MgO/Ag(100) while operating the microscope near 5 K. Evaporation increases the STM-body temperature by only about 2 K, and the same nanoscopic surface region can be readily scanned after deposition with a lateral displacement of less than 5 nm. Differential-conductance spectra displaying symmetric inelastic steps near $$\pm$$14 mV identify the deposited atoms on MgO as Fe. From STM images, we estimate a local deposition flux of $$1.5\times10^{-5}~\mathrm{nm^{-2}\,s^{-1}}$$, corresponding to a nominal evaporator lifetime of ~150 h. The fixed evaporator enables repeated low-flux deposition without a room-temperature line of sight, the need for movable radiation shields, or mechanical evaporator access after cooldown, while preserving access to the same atomic-scale surface region before and after deposition.