A scala atomica, il più piccolo ponte d'oro - quello fatto di un singolo atomo - è in realtà il più forte, secondo una nuova ricerca degli ingegneri dell'Università del Buffalo's Laboratory for Quantum Devices.

La scoperta controintuitiva è il risultato di esperimenti che sondano le caratteristiche dei colli d'oro su scala atomica che si sono formati quando la punta, punta d'oro di un cantilever è stato spinto in un piatto, superficie dorata. Un esame di questi piccoli, i ponti d'oro hanno rivelato che erano più rigidi quando comprendevano solo un singolo atomo.

Lo studio è stato pubblicato a giugno in Revisione fisica B da un trio di ricercatori UB:il borsista post-dottorato Jason Armstrong e i professori Susan Hua e Harsh Deep Chopra, tutto nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale di UB. Il supporto per il lavoro è venuto dalle sovvenzioni della National Science Foundation n. DMR-0706074 e n. DMR-0964830.

Mentre gli ingegneri cercano di costruire dispositivi come circuiti di computer con parti sempre più piccole, è fondamentale saperne di più su come potrebbero comportarsi i minuscoli componenti che comprendono un singolo atomo o pochi atomi. Le proprietà fisiche dei gadget su scala atomica differiscono da quelle dei dispositivi più grandi, controparti "alla rinfusa".

"L'intuizione quotidiana suggerirebbe che i dispositivi costituiti da pochi atomi sarebbero altamente suscettibili alle forze meccaniche, " ha detto il team. "Questo studio rileva, però, che la capacità del materiale di resistere alla deformazione elastica in realtà aumenta al diminuire delle dimensioni."

Un'altra osservazione fatta dal team durante lo studio dei minuscoli colli d'oro:gli spostamenti atomici improvvisi che si verificano quando la punta e la superficie dell'oro vengono allontanate non sono arbitrari, ma seguono regole di cristallografia ben definite. I punti salienti più scientifici del lavoro sono riassunti nel Physical Review Focus dell'American Physical Society.

Laboratorio di UB per dispositivi quantistici, guidato da Chopra e Hua, lavora sulla mappatura dell'evoluzione di varie proprietà fisiche dei materiali, comprese quelle meccaniche, comportamento magnetico e magneto-trasporto - man mano che le dimensioni del campione crescono da un singolo atomo alla massa.

Questo compito complicato richiede una tecnologia in grado di catturare uno o pochi atomi tra le sonde, e spingendo e tirando ulteriormente sugli atomi per studiare la loro risposta.

La sofisticata tecnologia che Armstrong, Hua e Chopra inventati e costruiti per realizzare la ricerca sono stati recentemente concessi in licenza a Precision Scientific Instruments Inc., una start-up del New York occidentale fondata dai leader di Murak &Associates LLC, una pratica di consulenza direzionale; SoPark Corporation, un produttore di servizi di elettronica (ESM); e il gruppo PCA, Inc., una società di consulenza che offre soluzioni tecnologiche totali.

"Gli strumenti e i metodi sono incredibilmente precisi e in grado di deformare il campione alla scala del picometro (circa 100 volte più piccolo di un atomo), il che significa letteralmente allungare le lunghezze del legame, e misurando contemporaneamente le forze a livello di piconewton, oltre a varie altre proprietà. In una prospettiva molto ampia, consentendo ai ricercatori di sondare i piccolissimi, la tecnologia potrebbe accelerare i progressi in campi che vanno dalle comunicazioni satellitari all'assistenza sanitaria, "ha detto Gerry Murak, presidente e cofondatore di Precision Scientific Instruments, Inc.

"Piccolo è emozionante, e i dispositivi su scala atomica sono la nuova frontiera della tecnologia. Sono assolutamente necessari sistemi metrologici in grado di sondare il comportamento di dispositivi su scala atomica, e questa tecnologia ci offre una piattaforma unica, " ha detto Murak.