Grazie a un supercomputer che ha elaborato dati ininterrottamente per sei mesi, alcuni ricercatori dell’Università dello Utah hanno mostrato che con un microscopio a forza atomica (AFM) è possibile ottenere immagini dei percorsi degli elettroni che orbitano attorno agli atomi.
Il nuovo studio - condotto da Feng Liu, docente di scienza e ingegneria dei materiali - conferma un controverso studio del 2000 del fisico tedesco Franz Giessibl, che sosteneva di essere in grado di usare un microscopio a forza atomica per rivelare le strutture subatomiche di atomi di silicio.
Un atomo è composto da un nucleo circondato da elettroni che gli orbitano intorno. A seconda delle dimensioni dell’atomo, gli orbitali atomici hanno diverse geometrie, spesso a forma di “otto”, che puntano in diverse direzioni. Liu afferma che il proprio lavoro presso il Centro di Calcolo ad Alte Prestazioni dell’Università dello Utah “ha dimostrato la possibilità di osservare non solo l’atomo, ma anche gli orbitali atomici, grazie alle immagini della superficie [del silicio] con la microscopia a forza atomica”.
Lo studio sarà pubblicato sulla rivista “Physical Review Letters”. I calcoli hanno mostrato che per rivelare gli orbitali atomici, la punta del microscopio ha bisogno di trovarsi entro 2 o 3 angstrom dagli atomi sotto osservazione: una distanza inferiore al diametro degli atomi stessi. A quella distanza, la punta del microscopio diventa sensibile alle forze esercitate dagli orbitali dell’atomo di silicio.
Il microscopio a forza atomica permette di osservare i singoli atomi di una superficie: lo strumento funziona avvicinando una puntina vibrante alla superficie e misurando la forza del legame chimico fra la punta e gli atomi della superficie. La forza è maggiore quando la punta si trova su un atomo, e minore se si trova nello spazio fra gli atomi. In questo modo è possibile ottenere un’immagine di una superficie atomo per atomo.

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