О размере атома

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В современной метрологии размер атома определяется статистически как половина межатомного расстояния в кристаллической решетке, а не через прямое измерение изолированного атома. Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) и атомно-силовая микроскопия (АСМ) – ключевые инструменты для прямого наблюдения и измерения геометрии отдельных атомов, слабо связанных с подложкой. Изображение, получаемое в СТМ, – это пространственное распределение электронной плотности внешней оболочки атома. Хотя СТМ традиционно считается более детальным методом, АСМ с модифицированными зондами в некоторых случаях может предоставить лучшее разрешение и возможность химической идентификации атомов. В данной статье мы собрали данные о наблюдении атомов и измерении их размеров с помощью сканирующего туннельного и атомно-силового микроскопов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. И. Яминский

МГУ имени М.В.Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: yaminsky@nanoscopy.ru
ORCID iD: 0009-0009-6370-7496

асп., физический факультет

Россия, Москва

А. И. Ахметова

МГУ имени М.В.Ломоносова; ООО НПП "Центр перспективных технологий"

Email: yaminsky@nanoscopy.ru
ORCID iD: 0000-0002-5115-8030

к.ф.-м.н., с.н.с., вед. спец., физический факультет

Россия, Москва; Москва

А. И. Федосеев

МГУ имени М.В.Ломоносова

Email: yaminsky@nanoscopy.ru
ORCID iD: 0009-0007-7282-1093

д.ф.-м.н., проф., физический факультет

Россия, Москва

И. В. Яминский

МГУ имени М.В.Ломоносова; ООО НПП "Центр перспективных технологий"

Email: yaminsky@nanoscopy.ru
ORCID iD: 0000-0001-8731-3947

д.ф.-м.н., проф., ген. дир., физический факультет

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Cordero B. et al. Covalent radii revisited. Dalton Trans. 21. 2008. PP. 2832–2838. https://doi.org/10.1039/b801115j
  2. Crommie M.F. et al. Confinement of Electrons to Quantum Corrals on a Metal Surface. Science 262. 1993. PP. 218–220. https://doi.org/10.1126/science.262.5131.218
  3. Eigler D., Schweizer E. Positioning single atoms with a scanning tunnelling microscope. Nature. 1990. Vol. 344. PP. 524–526. https://doi.org/10.1038/344524a0
  4. Néel N., Kröger J. Orbital and Skeletal Structure of a Single Molecule on a Metal Surface Unveiled by Scanning Tunneling Microcopy. J. Phys. Chem. Lett. 2023. Vol. 14. No. 16. PP. 3946–3952. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c 00460
  5. Wallis T.M., Nilius N., Ho W. Erratum: Electronic Density Oscillations in Gold Atomic Chains Assembled Atom by Atom. Phys. Rev. Lett. 2002. Vol. 89. P. 236802. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.236802
  6. Sugimoto Y., Pou P. et al. Chemical identification of individual surface atoms by atomic force microscopy. Nature. 2007. Vol. 446. No. 7131. PP. 64–67. https://doi.org/10.1038/nature05530
  7. Wood J., Palms D. et al. Investigating Simulated Cellular Interactions on Nanostructured Surfaces with Antibacterial Properties: Insights from Force Curve Simulations. Nanomaterials (Basel). 2025. Vol. 15. No. 6. P. 462. https://doi.org/10.3390/nano15060462
  8. Gross L., Mohn F., Moll N., Liljeroth P., Meyer G. Science. 2023. Vol. 325. Iss. 5944. PP. 1110–1114. https://doi.org/10.1126/science.1176210
  9. Abilio I., Neel N. et al. Scanning tunneling microscopy using CO-terminated probes with tilted and straight geometries. Phys. Rev. B 110. 2024. P. 125422. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.110.125422
  10. Lauhon L.J., Ho W. Direct Observation of the Quantum Tunneling of Single Hydrogen Atoms with a Scanning Tunneling Microscope. Phys. Rev. Lett. 2003. Vol. 85. Iss. 21. PP. 4566–4569. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.4566
  11. Yaminsky D., Yaminsky I. The standard of the nanometer. NANOINDUSTRY. 2009. Vol. 4. PP. 44–45.
  12. Akhmetova A.I., Terentyev A.D. et al. Diffraction grating as a means of metrological support of microscopy. NANOINDUSTRY. 2024. Vol. 17. No. 2. PP. 128–133. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2024.17.2.128.133
  13. Akhmetova A.I., Sovetnikov T.O. et al. Quartz reference measure for scanning probe microscopy. NANOINDUSTRY. 2024. Vol. 17. No. 2. PP. 98–105. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2024.17.2.98.105
  14. Heisenberg W. Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik. Zeitschrift für Physik. 1927. Vol. 43. PP. 172–198.
  15. Müller E.W. Das Auflösungsvermögen des Feldionenmikroskopes. Zeitschrift für Naturforschung A. 1956. Vol. 11. No. 1. PP. 88–94. https://doi.org/10.1515/zna-1956-0116
  16. Crewe A.V., Wall J., Langmore J. Visibility of single atoms. Science. 1970. Vol. 168. PP. 1338–1340. https://doi.org/10.1126/science.168.3937.1338
  17. Formanek H., Müller M. et al. Visualisation of single heavy atoms with the electron microscope. Naturwissenschaften 58. 1971. PP. 339–344. https://doi.org/10.1007/BF00602786

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис.1. А – изображение атома меди (слева) и молекулы СО (справа), В – то же изображение, построенное в программном обеспечении "ФемтоСкан Онлайн", С – трехмерное изображение атома меди, D – сечение изображения атома на полувысоте, ширина на полувысоте 0,44 нм. Единицы по высоте – относительные. Сканирующая туннельная микроскопия. Исходное изображение [4]

Скачать (235KB)
Метаданные
3. Рис.2. Калибровка гистерезиса в ПО "ФемоСкан Онлайн" с помощью решетки TDG01 c периодом 278 × 50 нм

Скачать (181KB)
Метаданные
4. Рис.3. Изображение решетки TDG01 c периодом 278 × 50 нм и сечение. Мера представляет собой совокупность протяженных шаговых структур на поверхности халькогенидного стекла

Скачать (334KB)
Метаданные
5. Рис.4. Blu-ray диск имеет характерный паттерн из дорожек единой высоты, который выступает в качестве калибровочного эталона

Скачать (249KB)
Метаданные
6. Рис.5. Визуализация процесса сканирования образца, когда на кончике зонда один атом. Модельное представление при минимальной величине контактной силы "зонд –образец"

Скачать (93KB)
Метаданные

© Яминский Д.И., Ахметова А.И., Федосеев А.И., Яминский И.В., 2025