Nya modeller föreslår att man utformar metoder för att sondera en yta på en submikrometrisk nivå eftersom detta kommer att hjälpa oss att förstå hur elektronernas diffusion påverkar långväga attraktionskrafter.

Teoretisk fysiker Elad Eizner från Ben Gurion University, Israel, och kollegor skapade modeller för att studera de attraktionskrafter som påverkar atomer belägna på ett brett spektrum av avstånd från en yta, inom hundratals nanometers intervall. Deras resultat, på väg att publiceras i European Physical Journal D , visa att dessa krafter beror på elektrondiffusion, oavsett om ytan är ledande eller inte. I sista hand, dessa fynd skulle kunna bidra till att designa minimalt invasiva ytsonder.

Att bombardera en yta med atomer hjälper oss att förstå fördelningen av dess elektroner och det strukturella arrangemanget av ytatomerna. Författarna fokuserade på att förstå hur en långdistanskraft - kallad van der Waals-Casimir-Polder (vdW-CP) kraft - som finns mellan en atom och en yta tillåter oss att särskilja ytegenskaper på basis av deras konduktivitet.

En nyckelfaktor för att förstå styrkans beteende, de insåg, är storleken på elektronmolnet som omger en föroreningsladdning i systemet. Det senare beror både på elektronernas ledningsförmåga och deras förmåga att diffundera i och längs ytan.

De utarbetade en modell för spridningen av den elektroniska laddningen i huvuddelen av materialet och en annan i området nära ytan. De testade sina modeller på både ledande och icke-ledande ytor. De kunde därmed förklara varför atom-ytkraften visar en kontinuerlig övergång i termer av konduktivitet mellan båda typerna av ytor.

För avstånd jämförbara med storleken på elektronmolnets spridning, styrkan hos vdW-CP attraktionskraften, de hittade, kan hjälpa till att skilja mellan bulk- och ytelektrondiffusion. Den skulle därför kunna användas som en sond. Det finns potentiella applikationer, till exempel, i kvantdatorhårdvaruarkitekturer med fokus på gränssnittet mellan olika bärare av kvantbitar av information.