Richard Feynman formuló la famosa pregunta en 1959:¿es posible ver y manipular átomos individuales en materiales? Durante un tiempo, su visión pareció más ciencia ficción que ciencia, pero a partir de experimentos innovadores a fines de la década de 1980 y desarrollos más recientes en instrumentación de microscopía electrónica, se ha convertido en una realidad científica. Sin embargo, el daño causado por el haz de electrones suele ser un problema en tales experimentos.

El presente estudio se centró en el grafeno de una sola capa con átomos de silicio incrustados en la red, previamente creado y estudiado por los colaboradores de Manchester y Daresbury en el Reino Unido. Debido al mayor tamaño del silicio en comparación con el carbono, estos átomos dopantes sobresalen del avión, lo que lo convierte en una dinámica interesante bajo el haz de electrones. Las simulaciones detalladas realizadas en la Universidad de Viena mostraron que los electrones de 60 kiloelectronvoltios que utilizan los microscopios Nion de vanguardia de ambos equipos para obtener imágenes de la estructura no son lo suficientemente energéticos como para causar la expulsión total de átomos. en consonancia con lo observado.

Crucialmente, sin embargo, Los átomos de carbono próximos a un dopante de silicio están unidos con menos fuerza, y pueden recibir una patada suficiente para que casi se escapen de la celosía, pero son recapturados debido a una atractiva interacción con el átomo de silicio. Mientras tanto, el silicio se relaja en la posición de la celosía dejada vacía por el átomo de carbono impactado, que aterriza de nuevo en la celosía en el lado opuesto de donde comenzó. En efecto, el enlace silicio-carbono está invertido, que fue visto directamente por los equipos de microscopía. El análisis de los datos experimentales de casi 40 de estos saltos dio una probabilidad que podría compararse directamente con las simulaciones. con notable acuerdo.

Además de ser una hermosa física, los hallazgos abren posibilidades prometedoras para la ingeniería a escala atómica:"Lo que hace que nuestros resultados sean realmente intrigantes es que el cambio de enlace es direccional:el silicio se mueve para ocupar el lugar del átomo de carbono que fue golpeado por un electrón sonda", explica el autor principal Toma Susi, físico y FWF Lise Meitner Fellow en la Universidad de Viena. "Esto significa que debería ser posible controlar el movimiento de uno o más átomos de silicio en la red con precisión atómica. Así que tal vez veamos un nuevo tipo de corral cuántico o un logotipo universitario hecho de átomos de silicio en grafeno en las cercanías futuro", concluye.