Чи знаєте ви як відшукувати поклади золота за допомогою звичайного мікроскопа? (Ну ладно, не звичайного)
Одного разу я був на лекції Костянтина Єльцова - доктора наук, співробітника інституту ім.Прохорова і взагалі одного з топових дослідників в області surface science. Серед іншого він розповів кумедну історію про наукові комунікаціях.
Подзвонив йому приятель з рідного міста, десь під Сочі:
- У тебе там на роботі є прилад, який шукає золото під землею, як металошукач! Вези сюди, справа є.
Звичайно ж в лабораторії поверхневих явищ немає нічого подібного. Виявилося, Єльцов колись говорив іншому своєму знайомому, що досліджує структури, що самоорганізуються золота сканирующим тунельним мікроскопом. Той подумав, що раз «тунельний», то золото під землею шукає! А «скануючий» - типу як металошукач працює, сканує землю.
Невідомо є діло у приятеля вченого, але СТМ (так скорочено називають мікроскоп) йому точно безсилий допомогти. Хіба що йому потрібно розгребти землю нанометровій голкою-кантільовери.
Швидше на батискаф Жака-Іва Кусто схоже, чи не так? Окошкі- ілюмінатори зроблені з особливо міцного скла, здатного витримувати великі перепади тиску. Вчені взагалі люблять вакуум, там найлегше дослідити зразки, тому в мікроскопах є камери, звідки відкачуються будь гази до прийнятних, дуже-дуже низьких, тисків. Якщо така камера продірявиться, може і вибухнути, але я жодного разу не чув про подібні інциденти.
Причому в вакуумі ж кристали для досліджень і вирощують, взяти з вулиці їх не можна - там вже буде сміття. Раніше була підстава, коли різні наукові групи готували поверхні за однією методикою, але отримували різні результати - у них не було такого хорошого вакууму, і методика-то одна, але зразки відрізнялися через випадкових ефектів.
Гаразд, зі словом «мікроскоп» все більш-менш ясно. Давайте розберемося зі «скануючий» і «тунельний».
Ідея досить проста - над поверхнею на відстані в Ангстрема (в 10 мільярдів разів менше метра) водиться голка (кантилевер). На голку подається невелика напруга, і між нею і поверхнею відбувається «пробою», так званий тунельний струм. Тунельний - тому як електронам не вистачає енергії подолати відстань між атомами голки і зразка, такий собі енергетичний бар'єр, і вони як би туннелируют під бар'єром - через принципу невизначеності імпульс може випадково отримати випадкову добавку, і електрон подужає перешкода.
Хороший приклад тунелювання показаний в кіно - Гаррі Поттер і інші чарівники туннелируют через платформу 9 і 3/4, тоді як звичайні частинки, магли, не можуть подолати бар'єр. Правда, вірогідність тунелювання такого великого об'єкта, як цілий чарівник, вкрай низька, і все атоми у Всесвіті розсиплються в фотонну труху, перш ніж людина пройде через стінку. Якщо, звичайно, своєю магією герої Роулінг не навчилися розпадатися на квантові об'єкти і збиратися потім знову.
