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Electrónica
La Ruta del Electrón
23
de Junio de 2003.
 Calculando
números en un supercomputador durante seis meses, investigadores de la
University of Utah han demostrado que un microscopio de fuerza atómica
(AFM) debería poder obtener imágenes de las trayectorias en forma de ala
seguidas por los electrones mientras giran alrededor de los átomos.
El nuevo estudio, realizado por Feng Liu y sus colegas, da carta de
validez al controvertido anuncio efectuado en 2000 por el físico alemán
Franz Giessibl, quien dijo que había utilizado un microscopio AFM para
detectar estructuras subatómicas en átomos de silicio.
Un átomo contiene un núcleo rodeado de electrones que giran a su
alrededor muy rápidamente. Dependiendo del tamaño del átomo, las
trayectorias orbitales de los electrones (orbitales atómicos) adoptan
diferentes geometrías, incluyendo una forma de “8” que apunta en
direcciones distintas, como si fueran “alas” atómicas.
Las investigaciones teóricas de Liu confirman que mediante el AFM es
posible no sólo ver el átomo sino también los orbitales atómicos, cuando
observamos una superficie de silicio.
La “visión” de los orbitales no sería directa, sino que el aparato
detectaría las fuerzas creadas por los electrones a medida que giran
alrededor del átomo. Según los cálculos realizados, para detectar los
orbitales del átomo, el AFM debería tener su punta a menos de 2 a 3
Ángstroms de los átomos que se deseen observar, es decir, una distancia
inferior al diámetro del átomo (una hoja de papel tiene un grosor de 1
millón de Ángstroms). A dicha distancia, la punta del microscopio se
hace sensible a las fuerzas ejercidas por los orbitales con forma de
ala.
Un AFM posee una punta vibratoria que se estrecha hasta un diámetro de
uno o dos átomos, normalmente de silicio o tungsteno. La punta casi toca
la superficie que está escaneando. Entonces, el microscopio mide la
fuerza química de unión entre la punta y los átomos de la superficie. La
fuerza resulta más fuerte si la punta se halla sobre un átomo y más
débil si se encuentra sobre un espacio entre dos átomos. Es posible
obtener una imagen de la superficie escaneada a medida que la punta
realiza sucesivamente muchas de estas mediciones.
Liu y sus ayudantes simularon el uso de un AFM sobre una superficie de
átomos de silicio, utilizando cálculos que siguen las reglas de la
mecánica cuántica, la teoría que gobierna los movimientos de los
electrones. Para obtener el resultado, fueron necesarios seis meses de
operación en un supercomputador muy potente, creado mediante la
colocación en paralelo de 300 nodos (ordenadores personales individuales
unidos entre sí). El llamado ICE Box permite realizar cálculos muy
complejos a un precio inferior. Los trabajos de Liu se hicieron
utilizando los recursos de 64 de los nodos del ICE Box, así como los de
un supercomputador Cray de Pittsburgh.
Información adicional en:
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