Учёные из лаборатории ИБМ (Рюшликон, Швейцария) и университета Чалмерса (Гётеборг, Швеция) показали возможность перезарядки отдельного нейтрального адатома золота на поверхности изолятора при помощи напряжения, подаваемого на иглу сканирующего туннельного микроскопа.
Одной из важнейших проблем нанотехнологий является контроль над атомами металла, адсорбированными на поверхности материала – над адатомами. На поверхности диэлектрика адатомы могут формировать кластеры, которые аккумулируют заряды электронов. Этот эффект важен, например, для одноэлектронных транзисторов.
В работе [1] при температурах от 5 до 60 К исследовались адатомы золота на очень тонкой диэлектрической плёнке хлорида натрия толщиной в монослой или бислой NaCL, выращенной на поверхности меди. Подавая импульс напряжения на иглу сканирующего туннельного микроскопа, учёные сумели зарегистрировать изменение зарядового состояния отдельного нейтрального адатома золота на один элементарный заряд. Приобретая или отдавая один электрон, однократно заряженный отрицательный или положительный ион золота стабилизируется на поверхности за счёт сильной электрической поляризации плёнки хлорида натрия. С зарядовым состоянием адатомов связаны такие важные физико-химические свойства как диффузия, каталитические химические реакции на поверхности, магнитное состояние адатомов. Электростатическое поле иглы сканирующего туннельного микроскопа способствует повышенной диффузии одноименно заряженного иона золота по поверхности хлорида натрия по сравнению с нейтральными адатомами золота. Исследователи продемонстрировали также изменение зарядовых состояний димеров и тримеров адатомов золота, которые являются катализаторами химических реакций на поверхности. Адатом золота имеет спин и магнитный момент, тогда как однократно заряженный отрицательный ион золота его не имеет. Поэтому изменяя зарядовое состояние адатома, учёные изменяли и его магнитное состояние.
Авторы полагают, что изменение зарядового состояния адатомов можно осуществлять при помощи облучения электронными пучками. По их мнению обнаруженная зарядовая устойчивость ионов – общее явление для заряженных адатомов на полярных диэлектрических плёнках.
1. J. Repp, G. Meyer, F. E. Olsson, M. Persson. Science, 305 (2004) 493-495