 Сотрудники Аризонского университета (США) представили точную характеристику ван-дер-ваальсова взаимодействия атомов с поверхностью.
В обычной жизни оценить эффект действия слабых сил Ван-дер-Ваальса, которые проявляются на малых расстояниях, сложно; остаётся лишь поверить в то, что эти силы обеспечивают, к примеру, сцепление лап геккона с гладкими поверхностями. Зато такие взаимодействия вполне могут вмешаться в работу микро- и наноразмерных устройств, и их необходимо тщательно рассчитывать.
Авторы ещё несколько лет назад создали оригинальную экспериментальную установку — миниатюрную решётку, на которую направляется пучок атомов. Часть их проходит по центру отверстий в решётке, а другие сближаются с её поверхностью и, взаимодействуя с ней, несколько изменяют траекторию движения. Эти эффекты и позволяют оценивать потенциал Ван-дер-Ваальса.
Экспериментальную схему можно критиковать за то, что точные характеристики второго участника взаимодействия — поверхности — остаются неизвестными. Для того чтобы устранить эту проблему, физики направляли на одну и ту же решётку разные типы атомов (литий, натрий, калий и рубидий), а затем вычисляли относительные коэффициенты. В паре K/Na была достигнута погрешность измерения, сравнимая с погрешностью теоретических предсказаний, причём некоторые модельные результаты оказались несовместимы с опытом.
Измерения помогли установить, что электроны внутренней оболочки атома заметно влияют на взаимодействие. В этом случае прогнозы теоретиков совпали с реальными фактами.
Полная версия отчёта опубликована в журнале Physical Review Letters.
Phys. Rev. Lett. 105, 233202 (2010) Atom Diffraction Reveals the Impact of Atomic Core Electrons on Atom-Surface Potentials Vincent P. A. Lonij, Catherine E. Klauss, William F. Holmgren, and Alexander D. Cronin*
Department of Physics, University of Arizona, Tucson, Arizona 85721, USA
Received 2 August 2010; published 3 December 2010
We measured ratios of van der Waals potential coefficients (C3) for different atoms (Li, Na, K, and Rb) interacting with the same surface by studying atom diffraction from a nanograting. These measurements are a sensitive test of atomic structure calculations because C3 ratios are strongly influenced by core electrons and only weakly influenced by the permittivity and geometry of the surface. Our measurement uncertainty of 2% in the ratio C3K/C3Na is close to the uncertainty of the best theoretical predictions, and some of these predictions are inconsistent with our measurement.
© 2010 The American Physical SocietyURL: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.105.233202
DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.233202
PACS: 34.35.+a, 03.75.Be, 34.20.Cf
*cronin@physics.arizona.edu
http://science.compulenta.ru/587765/
|
