Finští vědci vyrábějí kvantové materiály atom po atomu

Dlouho jsme věděli, že se hmota skládá z jednotlivých atomů. My jsme do toho ale na atomární úrovni nemohli nijak zvlášť zasahovat. Teď už máme k dispozici nástroje, s nimiž je možné zobrazit a také manipulovat jednotlivými atomy. Mezi nejvýznamnější náleží řádkovací tunelový mikroskop (anglicky scanning tunneling microscope, STM). Toto zařízení dosahuje rozlišení desetin až setin nanometru a funguje nejen ve vakuu, ale i ve vzduchu, vodě, dalších rozmanitých plynech a kapalinách a rovněž při teplotách od téměř absolutní nuly až po více než 1000 °C. Tento typ mikroskopu využívá takzvaný tunelový jev, při němž elektrony elektrického proudu tunelují ze sledovaného materiálu do hrotu mikroskopu. Finští badatelé Univerzity v Aalto použili řádkovací tunelový mikroskop k tomu, aby vytvořili umělé, takzvané kvantové materiály, s upravenými elektronickými vlastnostmi. Dali si tu práci, že řádkovacím tunelovým mikroskopem přesouvali jednotlivé atomy materiálu a vytvářeli tak mřížky atomů s požadovanými elektronickými parametry. Svým výzkumem potvrdili, že je možné přesně uspořádat atomy podle našich představ, a že jsme se posunuli zase o něco blíže kvantovým materiálům na zakázku, jejichž elektronické i další vlastnosti budeme moci nastavit poskládáním atomů v jejich mřížce. Předvedli to na materiálu, který tvoří jediná vrstva atomů chlóru, uspořádaných na povrchu krystalu mědi. S řádkovacím tunelovým mikroskopem v tomto materiálu vytvořili prázdná místa. Podle vedoucího výzkumu Roberta Drosta je u materiálů běžné, že jeho atomární struktuře odpovídají elektronické vlastnosti. S řádkovacím tunelovým mikroskopem ale máme možnost zcela kontrolovat strukturu takových materiálů.