El equipo de Toma Susi de la Universidad de Viena utiliza un microscopio electrónico de última generación, el UltraSTEM, para manipular materiales fuertemente ligados con precisión atómica. Dado que los instrumentos están completamente informatizados, es posible mostrar en una simulación cómo los utilizan realmente los investigadores. Esto permite presentaciones convincentes y en gran medida realistas de la investigación más reciente en ciencia de materiales. Un juego de simulación que se exhibe en el Museo Técnico de Viena en una exposición especial ya está disponible en línea, junto con el último avance de investigación de la manipulación de impurezas de silicio en nanotubos de carbono de pared simple.

Los microscopios electrónicos permiten una resolución mucho mayor que los microscopios ópticos. Mientras que los microscopios ópticos obtienen imágenes utilizando luz visible y, por lo tanto, pueden obtener imágenes de objetos de hasta una milésima de milímetro, Los microscopios electrónicos utilizan haces de electrones y pueden obtener imágenes de objetos mucho más pequeños. hasta átomos individuales, como las impurezas de silicio en la red del grafeno. El microscopio electrónico de transmisión de barrido Nion UltraSTEM de la Universidad de Viena permite un aumento de 50 millones de X, y está totalmente controlado por computadora. Dado que el contraste de la imagen depende de la cantidad de electrones que se dispersan en cada ubicación, que, Sucesivamente, está determinada por la carga del núcleo, dado que el silicio tiene más protones que el carbono, los investigadores pueden ver directamente dónde se encuentran las impurezas.

Además de las imágenes, el haz de electrones enfocado del microscopio se puede utilizar para mover los átomos. Cada electrón del haz tiene una pequeña posibilidad de ser dispersado por el núcleo del átomo objetivo, dando al átomo un pequeño empujón en la dirección opuesta, como lo reveló una investigación anterior del grupo. El haz de electrones escanea una muestra de grafeno línea por línea, revelando la ubicación de los átomos de carbono que forman la red, así como las impurezas de silicio más brillantes. En la práctica, el haz de electrones se dirige moviendo el cursor del mouse en la pantalla de una computadora, que controla la electrónica del microscopio. "Entonces, en efecto, estamos jugando a un juego de computadora para hacer nuestra investigación, "Susi explica." Solía ​​jugar muchos juegos cuando era más joven, y noto que soy más rápido que algunos de mis colegas más jóvenes que están más acostumbrados a las pantallas táctiles ".

El juego de simulación es parte de una exposición especial que se inauguró el pasado mes de noviembre en el Museo Técnico de Viena, y también presenta muestras típicas utilizadas para la investigación, así como información sobre la física subyacente. Ahora, para llegar a una audiencia aún mayor, el equipo está lanzando un sitio web con el mismo contenido, incluida una versión basada en navegador del juego de simulación llamado "Atom Tractor Beam". El nombre está inspirado en el concepto de ciencia ficción de un atractivo rayo de energía popularizado por Star Trek . "El nombre es apropiado, dado que las impurezas de silicio se mueven a la ubicación donde apunta el cursor, como atraído por el haz de electrones, "Susi concluye.

Al mismo tiempo que el lanzamiento del sitio web, el equipo ha informado de su último avance de investigación en la manipulación de átomos en un artículo publicado por Materiales funcionales avanzados . En este trabajo, el equipo demuestra que las impurezas de silicio, que hasta ahora se han estudiado en grafeno, también se puede manipular de forma controlable en nanotubos de carbono de pared simple. Dado que estos están confinados, estructuras unidimensionales, este avance puede permitir nuevos tipos de dispositivos electrónicos sintonizables.