Is het mogelijk om een enkel atoom zichtbaar te maken?

Paul, 70 jaar
28 maart 2018

Dit artikel gaat hierover: https://www.rt.com/news/418754-single-atom-trap-photo/

Antwoord

Beste Paul,

Materiaalwetenschappers hebben verschillende manier ter beschikking om individuele atomen te "zien". Maar net zoals bij de foto waar je naar verwijst lukt dit niet allemaal zomaar. Atomen zijn ontzettend klein; ze hebben een straal van 0.5 (Waterstof) tot ongeveer 3 Ångström (Cesium). Als je een idee wil hebben hoe klein dit wel is, neem dan een A4-tje en scheur dit 60 keer doormidden langs de kortste richting (scheuren en 90° draaien voor je opnieuw scheurt), dan bekom je een blaadje van ongeveer 2x3 Ångström.

Om zoiets klein zichtbaar te maken dien je het beeld ervan op een of andere manier veel te vergroten. In het geval van de foto waar je naar verwijst is dit door een zeer lange belichting toe te staan. Het atoom dat we “zien” wordt beschenen met een blauwe laser. Het neemt daar licht van op dat het zelf opnieuw uitstraalt. Dit doet het atoom niet in 1 specifieke richting maar in alle richtingen. Het schiet dus lichtdeeltjes (fotonen) in alle mogelijke richtingen terug uit, die dan kunnen opgevangen worden door een lichtgevoelige sensor (bv. een fotografische plaat of de CCD chip van een digitaal fototoestel.) Omdat het atoom zo klein is kun je je wel voorstellen dat er maar af en toe eens zo een foton vanuit dit atoom de CCD van het fototoestel raakt. Dus als je er een beeld van wil creëren die je de foto lang te laten belichten. (Het is zoals bij het fotograferen van een sterrenhemel. Hoe langer je belicht, hoe meer sterren er zichtbaar worden.) De uiteindelijke foto zal dan een helder vlekje tonen op 1 of een paar aanliggende pixels.

Dit is echter niet de eerste keer dat individuele atomen zichtbaar zijn gemaakt. Bij het moderne materiaalonderzoek maakt voortdurend gebruik van technieken die individuele atomen zichtbaar kunnen maken. Een eerste is de STM: de rastertunnelmicroscoop. Hierbij gaat men met een enorm scherpe naald over het oppervlak van een materiaal bewegen om zo de bergen en dalen op dat oppervlak in kaart te brengen. Dit kan met een zodanige nauwkeurigheid worden gedaan dat individuele atomen als heuvels zichtbaar worden. Een tweede techniek is TEM: transmissie-elektronenmicroscopie. Hierbij wordt een bundel elektronen door een materiaal geschenen. De atomen worden dan zichtbaar als de plaatsen waar er geen elektronen door het materiaal heen kwamen. Dit is een veel gebruikte manier om kristalroosters te controleren en te bekijken hoe verschillende materialen in elkaar over gaan als ze in lagen op elkaar worden afgezet.

Groeten,
Danny

Reacties op dit antwoord

  • 28/03/2018 - Paul(vraagsteller)

    Dank voor de leerzame toelichting. Nog een vraag die ik alleen bij deze gelegenheid kan stellen: Is een foton puntvormig of schilvormig?

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Beantwoord door

Dr. Danny Vanpoucke

Computationeel materiaalonderzoek


Agoralaan Universitaire Campus-gebouw D BE-3590 Diepenbeek
http://www.uhasselt.be/

Zoek andere vragen

© 2008-2017
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen