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Nanotecnología
Colocación Precisa de Atomos
24 de
Septiembre de 2004.
 La
construcción de nanoestructuras tiene mucho de prueba y error. Buscando
más efectividad, físicos del National Institute of Standards and
Technology (NIST) han demostrado nuevos métodos que permiten situar
átomos individuales en puntos precisos sobre una superficie de cristal.
Las técnicas desarrolladas permiten a los científicos observar y
controlar, por primera vez, el movimiento de un átomo individual
adelante y atrás entre posiciones vecinas, lo que hará más fácil
construir dispositivos nanométricos “de arriba a abajo”, átomo a átomo.
El equipo del NIST se sorprendió al encontrar que los átomos emitían un
“ruido” electrónico característico a medida que se movían entre dos
tipos distintos de sitios de unión sobre la superficie de cristal.
Convirtiendo esta señal electrónica en una señal acústica, es posible
“oír” cuándo el cambio tiene lugar. El sonido se parece al “raspado”
rítmico que realizan los músicos de hip hop y puede ser empleado por los
investigadores para saber en tiempo real que los átomos se han movido a
las posiciones deseadas.
Otros grupos de científicos han utilizado microscopios especializados
para construir estructuras simples moviendo átomos de uno en uno. La
técnica del NIST facilita su posicionamiento fiable en puntos muy
específicos.
Este tipo de herramientas de construcción será esencial en el futuro,
cuando se quieran ensamblar nanoestructuras a escala atómica controladas
por ordenador. Tales estructuras y dispositivos operarán utilizando
principios de física cuántica que sólo se producen a esta escala, o se
convertirán en la miniaturización máxima de un aparato convencional,
como lo sería un “interruptor atómico”, donde el movimiento de un solo
átomo puede encender o apagar señales eléctricas.
El personal del NIST ha utilizado un microscopio STM para mover un átomo
de cobalto por encima de un lecho de átomos de cobre. En un STM típico,
una punta con forma de aguja pasa por encima de una superficie
eléctricamente conductora, de manera que los cambios en la corriente
entre la punta y la superficie se emplean para obtener imágenes
tridimensionales de la topografía superficial. En este caso, la punta se
ha acercado más a la superficie, y se ha usado para arrastrar o empujar
el átomo de cobalto.
Los científicos del NIST descubrieron que el átomo de cobalto responde
tanto a la punta del STM como a la superficie de cobre, y que “salta”
adelante y atrás entre puntos de unión vecinos, en vez de deslizarse
suavemente. Con ligeros incrementos en la corriente que fluye de la
punta del microscopio al átomo, consiguieron que este último debilitara
los enlaces cobalto-cobre, induciéndose a saltar entre dos tipos de
puntos de contacto con la superficie. El ritmo de transferencia queda
controlado por la cantidad de corriente fluyendo. La punta del STM
también puede usarse para modificar el entorno energético alrededor del
átomo de cobalto. Esto permite controlar la cantidad de tiempo que éste
pasa en cada lugar.
Los científicos están aprendiendo mucho sobre cómo manipular átomos, y
ello será la base de posteriores estudios que darán lugar a técnicas más
perfeccionadas de construcción de nanoestructuras.
Información adicional en:
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