Ett internationellt team av fysiker har lyckats kartlägga kondensationen av enskilda atomer, eller snarare deras övergång från ett gasformigt tillstånd till ett annat tillstånd, med en ny metod. Leds av Swiss Nanoscience Institute och Department of Physics vid University of Basel, laget kunde för första gången övervaka hur xenonatomer kondenserar i mikroskopiska mätglas, eller kvantbrunnar, därigenom gör det möjligt att dra viktiga slutsatser om atombindningens natur. Forskarna publicerade sina resultat i tidskriften Naturkommunikation .

Teamet som leds av professor Thomas Jung, som består av forskare från Swiss Nanoscience Institute, Fysiska institutionen vid University of Basel och Paul Scherrer Institute, utvecklat en metod som gör det möjligt för första gången att kartlägga kondensering av enskilda atomer för steg för steg. Forskarna tillät atomer i ädelgas xenon att kondensera i kvantbrunnar och övervakade de resulterande ackumuleringarna med hjälp av ett skanningstunnelmikroskop.

Kvantbrunnar som bägare

Den autonoma organisationen av specifikt ”programmerade” molekyler underlättar skapandet av ett poröst nätverk på en substratyta - dessa är kvantbrunnarna som används som mätglas med en specifikt definierad storlek, form och atomvägg och golvstruktur. Atomernas rörelsefrihet är begränsad i kvantbrunnarna, tillåter att atomernas arrangemang övervakas noggrant och kartläggs beroende på kompositionen.

Med denna data, forskarna kunde visa att xenonatomerna alltid ordnar sig enligt en viss princip. Till exempel, vissa enheter som består av fyra atomer bildas bara när det finns minst sju atomer i kvantbrunnen. Och om det finns tolv atomer i kvantbrunnen, detta resulterar i skapandet av tre mycket stabila fyra-atomenheter.

Slutsatser om bindningens karaktär

Bilderna och strukturerna av nanokondensat som spelats in för första gången gör det möjligt att dra viktiga slutsatser om arten av de fysiska bindningarna som bildas av xenonatomerna. "Men detta system är inte enbart begränsat till ädelgaser, "säger Sylwia Nowakowska, huvudförfattare till publikationen. "Vi kan också använda den för att undersöka andra atomer och deras sätt att binda." Eftersom den nyutvecklade metoden exakt kartlägger atombindning och bestämmer stabiliteten hos de olika tillstånden, den kan också användas för att verifiera teoretiska beräkningar om obligationer.

Resultaten av studien är baserade på ett samarbete mellan forskare från Schweiz, Brasilien, Sverige, Tyskland och Nederländerna, och publicerades i det aktuella numret av den vetenskapliga tidskriften Naturkommunikation .