Descubrir lúdicamente la manipulación atómica

Juego de simulación en línea que pone a disposición del público la investigación del grafeno

10.07.2019

© Toma Susi/University of Vienna

Un haz de electrones enfocado en un átomo de carbono junto a un átomo de impurezas de silicio dentro de la pared curva de un nanotubo de carbono de una sola pared puede hacer que salte a donde se colocó el haz.

© Toma Susi/University of Vienna

Una captura de pantalla de las instrucciones del juego de simulación del rayo tractor Atom.

El equipo de Toma Susi de la Universidad de Viena utiliza un microscopio electrónico de última generación, el UltraSTEM, para manipular materiales fuertemente ligados con precisión atómica. Dado que los instrumentos utilizados están totalmente informatizados, es posible mostrar en una simulación cómo los utilizan realmente los investigadores. Esto permite presentaciones convincentes y en gran medida realistas de las investigaciones más recientes en la ciencia de los materiales. Un juego de simulación que se exhibe en el Museo Técnico de Viena en su exposición especial "Work & Production; thinking_forward_" ahora también está disponible en línea, junto con los últimos avances en investigación sobre la manipulación de impurezas de silicio en nanotubos de carbono de pared simple.

Los microscopios electrónicos permiten una resolución mucho mayor que los microscopios ópticos. Mientras que los microscopios ópticos toman imágenes utilizando luz visible y, por lo tanto, pueden tomar imágenes de objetos de hasta una milésima de milímetro, los microscopios electrónicos utilizan haces de electrones y pueden tomar imágenes de objetos mucho más pequeños, hasta de átomos individuales, como las impurezas de silicio en el entramado del grafeno. El microscopio electrónico de transmisión de barrido Nion UltraSTEM de la Universidad de Viena permite una ampliación de 50.000.000x y está totalmente controlado por ordenador. Dado que el contraste de la imagen depende de la cantidad de electrones que se dispersan en cada lugar - que a su vez está determinada por la carga del núcleo, con el silicio que tiene más protones que el carbono - podemos ver directamente el lugar donde se encuentran las impurezas.

Además de las imágenes, el haz de electrones enfocado del microscopio puede ser utilizado para mover los átomos. Cada electrón de este haz tiene una pequeña posibilidad de ser dispersado hacia atrás por el núcleo de este átomo objetivo, dando al átomo un pequeño empujón en la dirección opuesta, como lo reveló una investigación anterior del grupo. El haz de electrones escanea a través de una muestra de grafeno línea por línea, revelando la ubicación de los átomos de carbono que componen la red, así como las impurezas de silicio más brillantes. En la práctica, el haz de electrones se dirige moviendo el cursor de un ratón sobre una pantalla de ordenador, que controla la electrónica del microscopio. "Así que, en efecto, estamos jugando a un juego de ordenador para hacer nuestra investigación", explica Susi. Él continúa. "Yo solía jugar muchos juegos cuando era más joven, y me doy cuenta de que soy más rápido que algunos de mis colegas más jóvenes, que están más acostumbrados a las pantallas táctiles".

El juego de simulación ha formado parte de la exposición especial "Work & Production; thinking_forward_" en el Museo Técnico de Viena que se inauguró el pasado mes de noviembre, y también presenta muestras típicas utilizadas para la investigación, así como información sobre la física subyacente. Ahora, para llegar a una audiencia aún mayor, el equipo está lanzando un sitio web con el mismo contenido, incluyendo una versión basada en navegador del juego de simulación llamado "Atom Tractor Beam". El nombre está inspirado en el concepto de ciencia ficción de un atractivo haz de energía popularizado por Star Trek. "El nombre es apropiado ya que las impurezas de silicio se mueven hacia el lugar donde el cursor está apuntando, como si fueran atraídas por el haz de electrones", concluye Susi.

Paralelamente al lanzamiento de la página web, el equipo ha informado de sus últimos avances en investigación sobre manipulación atómica en un artículo publicado por Advanced Functional Materials. En este trabajo, el equipo demuestra que las impurezas de silicio, que hasta ahora han sido estudiadas en el grafeno, también pueden ser controladamente manipuladas en un nuevo material, a saber, nanotubos de carbono de pared simple. Dado que se trata de estructuras unidimensionales confinadas, este avance puede permitir nuevos tipos de dispositivos electrónicos sintonizables.

Usted puede encontrar el juego de simulación bajo el enlace "Sitio web de noticias" en el cuadro de la derecha.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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