利用原子力顯微鏡（AFM），美國(guó)IBM公司研究人員與德國(guó)科學(xué)家一道，首次測(cè)定出了驅(qū)動(dòng)單個(gè)原子在平面上運(yùn)動(dòng)所需要的力。他們發(fā)現(xiàn)，讓單個(gè)鈷原子在光滑的鉑平面運(yùn)動(dòng)需要的力為210皮牛（pN），而在銅表面僅為17pN。這一基礎(chǔ)性研究成果有望為未來(lái)設(shè)計(jì)出原子尺度的設(shè)備（比如計(jì)算機(jī)芯片和小型化存儲(chǔ)裝置）提供重要信息和依據(jù)。相關(guān)論文發(fā)表在2月22日的《科學(xué)》雜志上。
 
      早在1989年，IBM阿爾馬登研究中心（Almaden Research Center）的Donald M. Eigler就用35個(gè)氙原子拼寫(xiě)出了“IBM”三個(gè)字母，從此，IBM的科學(xué)家們就不斷地“擺弄”著原子，以期探索出用單個(gè)原子構(gòu)建特定結(jié)構(gòu)和電子元件的方法。道理很簡(jiǎn)單，要在納米世界中制造特定的結(jié)構(gòu)，就需要用較強(qiáng)的原子間相互作用讓該堅(jiān)固的地方堅(jiān)固，而用較弱的化學(xué)鍵令需要移動(dòng)的地方可移動(dòng)。
 
      最新論文高級(jí)作者、Almaden中心的物理學(xué)家Andreas J. Heinrich表示，弄清楚驅(qū)動(dòng)原子的精確力量“有助我們理解什么是可能實(shí)現(xiàn)的，什么是不可能的。新的研究成果是我們前進(jìn)的墊腳石而絕非終點(diǎn)?！?BR> 
      在實(shí)驗(yàn)中，Heinrich等人與德國(guó)雷根斯堡大學(xué)（University of Regensburg）的合作者一道，用原子力顯微鏡的尖端推動(dòng)單個(gè)鈷原子。為了精確測(cè)量力的大小和方向，該尖端與一微型音叉（tuning fork，常見(jiàn)于石英手表中）綁定在一起。
 
      初始時(shí)，顯微鏡尖端與音叉每秒鐘振動(dòng)2萬(wàn)次，當(dāng)尖端接觸并推動(dòng)鈷原子之后，音叉就會(huì)像跳板一樣變彎曲，振動(dòng)頻率也會(huì)突然發(fā)生微小減弱。通過(guò)這種變化，研究人員就能分析計(jì)算出顯微鏡尖端與鈷原子間的相互作用力。
 
      實(shí)際上，準(zhǔn)確地說(shuō)，單個(gè)原子不會(huì)滾動(dòng)，而所謂的光滑表面實(shí)際上也并不光滑。因此，研究中鈷原子會(huì)在一個(gè)個(gè)鋸齒狀小柵格中稍事停頓，看起來(lái)更像是在雞蛋堆里推一顆鴨蛋。這種阻力（宏觀上就是摩擦力）實(shí)際上來(lái)自于鈷原子和滑動(dòng)表面原子間化學(xué)鍵重組的能量需要。當(dāng)然，由于不同材料表面的這種“粘性”差異，鈷原子在其上滑動(dòng)的容易性或者說(shuō)所需要的力也是不同的。（《科學(xué)》（Science），Vol. 319. no. 5866, pp. 1066 - 1069，Markus Ternes, Andreas J. Heinrich）
 
 
 圖片說(shuō)明：實(shí)驗(yàn)示意圖。棕色區(qū)域?yàn)樵恿︼@微鏡的振動(dòng)尖端，黃色為鈷原子，灰色為滑動(dòng)材料的表面原子。螺旋線代表作用力。（圖片來(lái)源：IBM）