Квантовый загон

Квантовый загон (англ. quantum corral) — нанообъект, представляющий собой двумерную фигуру (окружность, эллипс, квадрат, треугольник и т. д.), образованную атомами адсорбата, на атомарно чистой поверхности монокристалла металла, путём атомных манипуляций с помощью сканирующей туннельной микроскопии.

Описание

Набор последовательных СТМ-изображений, иллюстрирующих процесс формирования «квантового загона» из 48 атомов Fe, адсорбированных на поверхности Cu(111).

В 1993 году Д. Эйглер с сотрудниками продемонстрировал наиболее яркий пример формирования нанообъектов с помощью атомных манипуляций методом сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), создав так называемый «квантовый загон» — окружность радиусом 7,1 нм, выстроенную из 48 атомов железа на поверхности меди.

Квантовый загон действует как двумерная яма цилиндрической формы для электронов поверхностных состояний. Круговые волны, видимые на СТМ-изображении внутри «загона», это стоячие волны электронной плотности, существование которых предсказывает решение уравнения Шрёдингера для этих граничных условий. Была показана возможность формирования квантовых загонов различной формы (треугольной, прямоугольной, шестиугольной и т. д.).

С помощью квантового загона эллиптической формы, сформированном атомами кобальта на поверхности меди, был продемонстрирован эффект «квантового миража»: когда в один из фокусов эллипса помещен атом кобальта, то в другом фокусе на картине СТМ появляется его мнимое изображение. Более того, электронные свойства двумерного электронного газа вблизи обоих фокусов оказываются аналогичными, хотя атом кобальта присутствует только в одном фокусе.

Литература

• Crommie M. F., Lutz C. P., Eigler D.M. Confinement of electrons to quantum corrals on a metal surface // Science. 1993. V. 262. P. 218–220.
• Crommie M. F., Lutz C. P., Eigler D.M. Imaging standing waves in a two-dimensional electron gas // Nature. 1993. V. 363. P. 524–527.
• Stilp F., Bereczuk A., Berwanger J., Mundigl N., Richter K., Giessibl F.J. Very weak bonds to artificial atoms formed by quantum corrals // Science. 2021. V. 372. P. 1196-1200.

Ссылки

• STM Image Gallery // IBM, 1995. —www.almaden.ibm.com/vis/stm/corral.html (дата обращения: 26.07.2010).

При написании этой статьи использовался материал из распространяющейся по лицензии Creative Commons BY-SA 3.0 Unported статьи:
Зотов Андрей Вадимович, Саранин Александр Александрович. "квантовый загон" // Словарь нанотехнологических терминов.