Искусственные атомы обретают новые орбитали экспресс
На кремниевой подложке вырастили тончайшую пленку из органических молекул. В ней, как в листе бумаги, расчерченном на клетки, с помощью иглы сканирующего туннельного микроскопа выложили крошечные «загоны» — искусственные атомы. Электроны внутри такого загона ведут себя как электроны в настоящем атоме: занимают определенные энергетические уровни, похожие на знакомые всем s- и p-орбитали. Эти уровни даже позволяют соседним загонам «связываться» друг с другом, как атомы в молекуле.
Но самое интересное начинается, когда электрон пытается вырваться из загона. Пленка вокруг устроена так, что в одних направлениях электрону путь открыт, а в других — наглухо закрыт. Возникают новые орбитали, вытянутые вдоль разрешенных направлений, как длинные коридоры. Таких орбиталей у настоящих атомов нет. Они напоминают провода, проложенные в двумерном мире.
Открытие расширяет словарь химии: теперь при конструировании материалов можно использовать не только привычные s-, p-, d-орбитали, но и новые, рожденные двумерным вакуумом. Возможно, в будущем это приведет к электронике, где ток течет по заранее нарисованным линиям без всяких проводов.
Сканирующий туннельный микроскоп не «видит» атомы в привычном смысле: он ощупывает поверхность иглой, острие которой тоньше одного атома, и по току между иглой и образцом строит карту.