表面科学テクノロジー バーチャル博物館

(社)日本表面科学会

表面のふしぎ

原子は揺らぐ

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 シリコン結晶表面上に1原子層の銀原子を吸着させると左図のように規則的に配列します(茶色のボールが銀原子、青色がシリコン原子です).さらにおもしろいことには,室温では左図のムービーに示すように原子の位置が揺らいでいます.銀原子が作る2つの三角形(緑色)が大きくなったり小さくなったりしていますね.

 この表面を低温(マイナス200℃)に冷やして、走査トンネル顕微鏡(STM)を使って観察すると,低温では原子の動きが凍結され右図の画像が得られます.右上の部分と左下の部分で見え方が違っているのがわかりますか?それぞれ,左図の2つの緑色の三角形の一方が最大になった状態で凍結された領域と最少になった状態で凍結された領域に対応します.物質を構成する原子は,室温近傍では熱エネルギーによって常にこのような振動をして揺らいでいるのです.

画像提供者: 中原 仁(名古屋大学助教),長谷川修司(東京大学教授)

関連文献: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 4, 414–418(2006) , Surface Science 429, L509-L514 (1999)

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