Го́льмий — химический элемент 3-й группы шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 67.
Сканирующий туннельный микроскоп — вариант сканирующего зондового микроскопа, предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением.
Нанотехноло́гия — область фундаментальной и прикладной науки и техники, включающая теоретическое обоснование, практические методы исследования, анализа и синтеза, а также методы производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.
Герд Карл Би́нниг — немецкий физик, в 1986 году совместно с Генрихом Рорером получил Нобелевскую премию по физике за изобретение сканирующего туннельного микроскопа. Разработки Биннига расширили возможности нанотехнологий, позволив не только визуализировать отдельные атомы, но и манипулировать ими.
Особенность-ориентированное сканирование — способ прецизионного измерения рельефа поверхности на сканирующем зондовом микроскопе, при котором особенности (объекты) поверхности служат в качестве опорных точек для привязки зонда микроскопа. В ходе ООС, переходя от одной особенности поверхности к расположенной по соседству другой особенности поверхности, производится измерение относительного расстояния между особенностями, а также измерения рельефов окрестностей этих особенностей. Описанный подход позволяет просканировать заданную область на поверхности по частям, после чего восстановить целое изображение из полученных фрагментов. Кроме указанного допустимо использование другого названия метода – объектно-ориентированное сканирование.
Ге́нрих Ро́рер — швейцарский физик, лауреат Нобелевской премии по физике в 1986 г.
Атомно-силовой микроскоп — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения. Нужен для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного.
Сканирующие зондовые микроскопы — класс микроскопов для получения изображения поверхности и её локальных характеристик. Процесс построения изображения основан на сканировании поверхности зондом. В общем случае позволяет получить трёхмерное изображение поверхности (топографию) с высоким разрешением. Сканирующий зондовый микроскоп в современном виде изобретен Гердом Карлом Биннигом и Генрихом Рорером в 1981 году. За это изобретение были удостоены Нобелевской премии по физике в 1986 году, которая была разделена между ними и изобретателем просвечивающего электронного микроскопа Э. Руска. Отличительной особенностью СЗМ является наличие:
- зонда,
- системы перемещения зонда относительно образца по 2-м (X-Y) или 3-м (X-Y-Z) координатам,
- регистрирующей системы.
История создания и совершенствования конструкции микроскопа охватывает более 400 лет и включает следующие основные этапы:
- 1590 — голландские изготовители очков Ханс Янсен и его сын Захарий Янсен, по свидетельству своих современников Пьера Бореля и Вильгельма Бориля, изобрели составной оптический микроскоп.
- 1609 — Галилео Галилей изобретает составной микроскоп с выпуклой и вогнутой линзами.
- 1612 — Галилей представляет оккиолино польскому королю Сигизмунду Третьему.
- 1619 — Корнелиус Дреббель презентует в Лондоне составной микроскоп с двумя выпуклыми линзами.
- 1622 — Дреббель показывает своё изобретение в Риме.
- 1624 — Галилей показывает свою оккиолино принцу Федерику, основателю Национальной академии деи Линчеи.
- 1625 — Джованни Фабер, друг Галилея из Академии рысеглазых, предлагает для нового изобретения термин микроскоп по аналогии со словом телескоп.
- 1664 — Роберт Гук публикует свой труд «Микрография», собрание биологических гравюр микромира, где вводит термин клетка для структур, которые им были обнаружены в пробковой коре. Книга, вышедшая в сентябре 1664, оказала значительное влияние на популяризацию микроскопии, в основном из-за своих впечатляющих иллюстраций.
Нанометрология — раздел метрологии, включающий разработку теории, методов и инструментов для измерения параметров объектов, линейные размеры которых находятся в нанодиапазоне, то есть от 1 до 100 нанометров.
Манипуляция атомами — направленное перемещение и позиционирование атомов в пространстве.
Фе́дон Аву́рис — греческий и американский учёный в области химической физики, один из пионеров нанотехнологии. С 2004 года являлся членом компании IBM, руководил исследовательской группой Nanometer Scale Science and Technology в Исследовательском Центре имени Томаса Дж. Уотсона, ныне в отставке. Член НАН США (2017).
Дональд Эйглер — американский физик, специалист по физике твердого тела, один из пионеров нанотехнологии. Часто упоминается как пионер в области манипуляции атомами.
Келвин Форрест Куэйт — американский физик, член Национальной академии наук США (1975). В 1973 году участвовал в разработке сканирующего акустического микроскопа, в 1981 году участвовал в разработке атомно-силового микроскопа.
Сканирующая туннельная спектроскопия — совокупность методов сканирующей туннельной микроскопии, позволяющих получать информацию о локальной электронной структуре исследуемой поверхности путём варьирования напряжения между иглой и образцом.
Режимы измерений на СТМ — в сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) есть пять основных варьируемых параметров. Это горизонтальные координаты x и y, высота z, напряжение смещения V и туннельный ток I. В зависимости от того, как эти параметры варьируются, выделяют три основных режима измерений на СТМ: 1) режим постоянного тока, в котором I и V поддерживаются постоянными, x и y меняются в ходе сканирования иглы, а z измеряется; 2) режим постоянной высоты, в котором z и V поддерживаются постоянными, x и y меняются в ходе сканирования, а I измеряется; 3) сканирующая туннельная спектроскопия (СТС), являющаяся целым набором режимов, в которых варьируется V.
«Мальчик и его атом» — анимационный короткометражный фильм IBM Research 2013 года, созданный путём перемещения атомов. Фильм рассказывает о мальчике, который подружился с атомом, с которым он танцует, играет в мяч и прыгает на батуте. Для создания фильма было получено 242 изображения молекул угарного газа, положение которых изменялось с помощью заряженного острия сканирующего туннельного микроскопа при увеличении более чем в 100 миллионов раз. Фильм попал в Книгу рекордов Гиннеса как «самый маленький Stop-Motion фильм».
IBM in atoms — аббревиатура «IBM» написанная с помощью 35 атомов ксенона, с целью демонстрации способности манипулирования отдельными атомами. Надпись сделана учеными IBM в 1989 году. Сканирующий туннельный микроскоп использовался для размещения 35 отдельных атомов ксенона на подложке из охлажденного кристалла никеля. Впервые атомы были настолько точно расположены на плоской поверхности.
Осцилляции Фриделя — периодическое распределение электронной плотности, возникающее при экранировании электрического заряда дефекта в металле или вырожденном полупроводнике. Это квантовый эффект, обусловленный интерференцией электронных волн зарядов, рассеивающихся на дефекте. Двумерные фриделевские осцилляции поверхностных состояний металла могут наблюдаться с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Осцилляции плотности заряда вокруг дефекта названы в честь теоретически предсказавшего их в 1952 году французского физика Жака Фриделя.
Квантовый мираж — возникновение проекции электронной структуры, окружающей находящийся на проводящей поверхности атом, размещённый внутри квантового загона. Эффект является следствием когерентного отражения парциальных волн электронов, рассеянных реальным атомом, в результате которого на некотором расстоянии от атома возникает спектральный образ. Квантовый загон играет роль резонатора, а двумерные электронные состояния на поверхности металла образуют проекционную среду. В 2000 году квантовый мираж впервые наблюдался в экспериментах Гари Манохарана, Кристофера Луца и Дональда Эйглера в IBM Almaden Research Center.
