در كتاب‌های فیزیك و شیمی، غالبا تصاویری از اتم‌ها با حدس و گمان ترسیم می‌شود. در این تصاویر معمولا هسته اتم در محاصره مدارهای الكترونی ترسیم شده، اما این شكل‌ها بیشتر براساس احتمال یافتن اتم در نقطه‌ای خاص در اطراف اتم رسم شده تا شكل واقعی اتم.

در كتاب‌های فیزیك و شیمی، غالبا تصاویری از اتم‌ها با حدس و گمان ترسیم می‌شود. در این تصاویر معمولا هسته اتم در محاصره مدارهای الكترونی ترسیم شده، اما این شكل‌ها بیشتر براساس احتمال یافتن اتم در نقطه‌ای خاص در اطراف اتم رسم شده تا شكل واقعی اتم.

به گزارش ساینتیفیك‌امریكن، محققان موفق شده‌اند با تهیه تصاویری واقعی از مدارهای الكترونی، نشان دهند كه این مدارها از یك جهت واقعا شبیه تصاویر چاپ شده در كتاب‌ها هستند.

ایگور میخائیلوفسكی و همكارانش در موسسه فیزیك و فناوری خاركوف اوكراین، با استفاده از یك شیوه‌ تصویرپردازی قدیمی به نام ریزبینی گسیل میدانی، شكل این مدارها را در اتم‌های كربن به تصویر كشیده‌اند.

برای این تصویربرداری، محققان زنجیره‌ای از اتم‌های كربن را تولید و آن را از یك قلم گرافیتی آویزان كردند. سپس آن را در مقابل صفحه آشكارساز قرار دادند. وقتی پتانسیل الكتریكی چند هزار ولتی بین گرافیت و صفحه آشكارساز برقرار شد، الكترون‌ها یكی‌یكی میان گرافیت و حلقه كربن جریان یافتند و در نهایت، میدان الكتریكی، آن‌ها را به سمت آخرین اتم حلقه كشاند. دانشمندان از روی نقاطی كه الكترون‌ها روی صفحه به جا گذاشته بودند، توانستند مكان‌هایی را كه الكترون‌ها مدار خود را در آخرین اتم ترك كرده بودند شناسایی كنند. قسمت‌هایی كه تراكم بیشتری داشتند، از امكان بیشتری برای تابش الكترون برخوردار بودند. تلفیق اطلاعات بدست آمده از الكترون‌های بسیار، شكلی ابرمانند را ترسیم كرد.

میخائیلوفسكی در این رابطه گفت:« ما واقعا تصویر یك اتم واحد را در اختیار داریم.»

با این حال این تصاویر تنها مدارهای بیرونی‌ای را نشان می‌دهند كه مدارهای داخلی و هسته را دربر گرفته‌اند. با تغییر شدت جریان، گروه قادر خواهد بود نیروی خارجی‌ترین الكترون آخرین اتم را از سطح پایین به سطحی بالاتر برساند. در نتیجه شكل مدار از كروی به دمبل تغییر پیدا خواهد كرد.


یكی دیگر از مشاهدات گروه این بود كه الكترون‌ها خود به خود از یك وضعیت به حالت دیگر تغییر پیدا می‌كردند. دلیل این اتفاق از نظر میخائیلوفسكی نامعلوم است. همچنین اشكال غریب كه تحت تاثیر ناخالصی‌هایی از اتم‌های دیگر مانند هیدروژن بود نیز در این آزمایش دیده شد.

دانشمندان پیش از این نیز با استفاده از ابزارهایی چون میكروسكوپ الكترونی فراگسیل یا میكروسكوپ‌های تصویربرداری تونلی (اس.تی.ام) استفاده كرده بودند. میكروسكوپ الكترونی فراگسیل الكترون‌ها را به سمت هدف شلیك می‌كند و با تحلیل میزان انحراف آن‌ها، ساختار هدف را آشكار می‌كند. میكروسكوپ‌های اس.تی.ام نیز با اندازه‌گیری تغییرات جزیی فاصله، سطح نمونه را لمس می‌كند.

اما اغلب اتم‌ها شكلی غیر از گلوله دارند. از سوی دیگر در روش ریزبینی گسیل میدانی، الكترون‌ها از جسمی كه تحت تصویربرداری است، خارج می‌شوند. الكس زتل از دانشگاه كالیفرنیا در بركلی معتقد است این تفاوت ممكن است انحرافات یا تفاسیر غلط را در مورد علائم كاهش دهد. وی می‌گوید: «این مسئله درست مثل این است كه یك كلمه را درست از زبان سخن‌گو بشنویم، نه یك مترجم یا مفسر.»

این شیوه، علاوه بر تایید تصاویر كتاب‌ها، می‌تواند خصوصیات اتم‌های كربن را نیز كه تاكنون كاملا ناشناخته مانده‌اند، مشخص كند. فیزیك‌دانان گمان می‌كنند این اتم‌ها، رساناهای قدرتمند با ساختاری مستحكم باشند و در آینده در كامپیوترهای مقیاس اتمی آینده مورد استفاده قرار گیرند.

منبع:khabaronline