به گزارش Day.Az با اشاره به Vesti.ru، فیزیکدانان از ایالات متحده موفق شدند اتم های منفرد را در یک عکس با وضوح بی سابقه ثبت کنند.

دانشمندان دانشگاه کرنل در ایالات متحده موفق شدند اتم های منفرد را در عکسی با وضوح کمتر از نیم آنگستروم (0.39 Å) ثبت کنند. عکس های قبلی دارای وضوح نیمی بودند - 0.98 Å.

میکروسکوپ‌های الکترونی قدرتمندی که می‌توانند اتم‌ها را ببینند، نیم قرن است که وجود دارند، اما قدرت تفکیک آن‌ها به دلیل طول موج بلند نور مرئی، که بزرگ‌تر از قطر یک اتم متوسط ​​است، محدود شده است.

بنابراین، دانشمندان از نوعی آنالوگ عدسی استفاده می کنند که تصویر را در میکروسکوپ های الکترونی متمرکز و بزرگ می کند - آنها یک میدان مغناطیسی هستند. با این حال، نوسانات در میدان مغناطیسی نتیجه را مخدوش می کند. برای حذف اعوجاج، از دستگاه های اضافی استفاده می شود که میدان مغناطیسی را اصلاح می کند، اما در عین حال پیچیدگی طراحی میکروسکوپ الکترونی را افزایش می دهد.

پیش از این، فیزیکدانان دانشگاه کرنل، آشکارساز آرایه پیکسلی میکروسکوپ الکترونی (EMPAD) را توسعه دادند که سیستم پیچیده ای از ژنراتورها را که الکترون های ورودی را متمرکز می کنند با یک آرایه پیکسلی کوچک 128×128 پیکسل جایگزین می کند که به تک تک الکترون ها حساس است. هر پیکسل زاویه بازتاب الکترون را ثبت می کند. با دانستن آن، دانشمندان با استفاده از تکنیک ptyicography ویژگی های الکترون ها، از جمله مختصات نقطه ای که از آن آزاد شده است، بازسازی می کنند.

اتم ها در بالاترین وضوح

دیوید آ. مولر و همکاران. طبیعت، 2018.

در تابستان 2018، فیزیکدانان تصمیم گرفتند کیفیت تصاویر به دست آمده را به وضوح بی سابقه ای ارتقا دهند. دانشمندان ورقه ای از ماده دو بعدی - سولفید مولیبدن MoS2 - را روی یک پرتو متحرک ثابت کردند و با چرخاندن پرتو در زوایای مختلف به منبع الکترون، پرتوهای الکترونی را آزاد کردند. دانشمندان با استفاده از EMPAD و ptyicography فواصل بین اتم های مولیبدن را تعیین کردند و تصویری با وضوح 0.39 Å به دست آوردند.

سول گرونر (Sol Gruner)، یکی از نویسندگان این آزمایش توضیح می دهد: «در واقع، ما کوچکترین خط کش جهان را خلق کرده ایم. در تصویر به دست آمده، امکان مشاهده اتم های گوگرد با رزولوشن رکورد 0.39 Å وجود داشت. علاوه بر این، ما حتی توانستیم مکانی را ببینیم که یکی از این اتم ها گم شده است (با یک فلش نشان داده شده است).

اتم های گوگرد با وضوح رکورد

1. اما ما از یک سمت کاملا متفاوت شروع خواهیم کرد. قبل از شروع سفر به اعماق ماده، بیایید نگاه خود را به سمت بالا معطوف کنیم.

به عنوان مثال، مشخص است که میانگین فاصله تا ماه تقریباً 400 هزار کیلومتر، تا خورشید - 150 میلیون، تا پلوتون (که دیگر بدون تلسکوپ قابل مشاهده نیست) - 6 میلیارد، تا نزدیکترین ستاره پروکسیما قنطورس - 40 است. تریلیون، تا نزدیکترین کهکشان بزرگ سحابی آندرومدا - 25 کوئینتیلیون، و در نهایت تا حومه کیهان قابل مشاهده - 130 ششمیلیون.

البته تاثیرگذار است، اما تفاوت بین همه این "چهار-"، "کوینتی" و "جنس" چندان بزرگ به نظر نمی رسد، اگرچه هزاران بار با یکدیگر تفاوت دارند. عالم صغیر موضوع دیگری است. چگونه می توان بسیاری از چیزهای جالب را در آن پنهان کرد، زیرا به سادگی جایی برای جا دادن ندارد. بنابراین عقل سلیم به ما می گوید اشتباه.

2. اگر در یک انتهای مقیاس لگاریتمی کوچکترین فاصله شناخته شده در جهان را به عقب بیندازیم، و در سمت دیگر - بزرگترین، آنگاه در وسط ... یک دانه شن وجود خواهد داشت. قطر آن 0.1 میلی متر است.

3. اگر 400 میلیارد دانه ماسه را در یک ردیف قرار دهید، ردیف آنها کل کره زمین را در امتداد خط استوا می چرخاند. و اگر همان 400 میلیارد را در یک کیسه جمع کنید، وزن آن حدود یک تن خواهد بود.

4. ضخامت موی انسان 50 تا 70 میکرون است، یعنی 15 تا 20 عدد در هر میلی متر وجود دارد. برای تعیین فاصله تا ماه با آنها، 8 تریلیون تار مو طول می کشد (البته اگر آنها را نه از نظر طول، بلکه از نظر عرض اضافه کنید). از آنجایی که حدود 100 هزار نفر از آنها روی سر یک نفر وجود دارد، پس اگر موهای کل جمعیت روسیه را جمع آوری کنید، بیش از اندازه کافی به ماه و حتی بیشتر خواهد رسید.

5. اندازه باکتری ها از 0.5 تا 5 میکرون است. اگر میانگین باکتری را به اندازه ای افزایش دهیم که به راحتی در کف دستمان جا شود (100 هزار بار)، ضخامت مو برابر با 5 متر می شود.

6. به هر حال، یک کوادریلیون باکتری در داخل بدن انسان زندگی می کند و وزن کل آنها 2 کیلوگرم است. در واقع تعداد آنها حتی بیشتر از سلول های بدن است. بنابراین کاملاً ممکن است بگوییم که یک فرد دقیقاً چنین ارگانیسمی است که از باکتری ها و ویروس ها با اجزاء کوچک چیز دیگری تشکیل شده است.

7. اندازه ویروس ها حتی بیشتر از باکتری ها متفاوت است - تقریباً 100 هزار بار. اگر این موضوع در مورد انسان ها صدق می کرد، قد آنها بین 1 سانتی متر تا 1 کیلومتر بود و تعامل اجتماعی آنها منظره عجیبی بود.

8. طول متوسط ​​رایج ترین انواع ویروس ها 100 نانومتر یا 10^(-7) درجه یک متر است. اگر دوباره عمل تقریب را انجام دهیم تا ویروس به اندازه یک کف دست شود، طول باکتری 1 متر و ضخامت مو 50 متر می شود.

9. طول موج نور مرئی 400-750 نانومتر است و دیدن اجسام کوچکتر از این مقدار به سادگی غیرممکن است. با تلاش برای روشن کردن چنین جسمی، موج به سادگی دور آن می چرخد ​​و منعکس نمی شود.

10. گاهی اوقات مردم می پرسند یک اتم چه شکلی است یا چه رنگی است. در واقع اتم به هیچ چیز شبیه نیست. فقط اصلا و نه به این دلیل که ما میکروسکوپ های کافی خوب نداریم، بلکه به این دلیل که اندازه یک اتم کمتر از فاصله ای است که مفهوم "دیدن" برای آن وجود دارد ...

11. در اطراف کره زمین، 400 تریلیون ویروس را می توان به طور متراکم بسته بندی کرد. بسیاری از. نور این مسافت را بر حسب کیلومتر در 40 سال طی می کند. اما اگر همه آنها را کنار هم قرار دهید، به راحتی روی نوک انگشت شما قرار می گیرند.

12. اندازه تقریبی یک مولکول آب 3 در 10^(-10) متر است. در یک لیوان آب، 10 سپتیلیون مولکول از این دست وجود دارد - تقریباً به همان اندازه میلی متر از ما تا کهکشان آندرومدا. و در یک سانتی‌متر مکعب هوا 30 کوینتیلیون مولکول (عمدتاً نیتروژن و اکسیژن) وجود دارد.

13. قطر اتم کربن (پایه تمام حیات روی زمین) 3.5 در 10 ^ (-10) متر است، یعنی حتی کمی بیشتر از مولکول های آب. اتم هیدروژن 10 برابر کوچکتر است - 3 در 10 ^ (-11) متر. این البته کافی نیست. اما چقدر کم؟ واقعیت شگفت انگیز این است که کوچکترین دانه نمک که به سختی قابل تشخیص است، از 1 کوینتیلیون اتم تشکیل شده است.

بیایید به مقیاس استاندارد خود برگردیم و روی اتم هیدروژن زوم کنیم تا به راحتی در دست قرار گیرد. اندازه ویروس ها 300 متر، باکتری ها 3 کیلومتر و ضخامت موها 150 کیلومتر خواهد بود و حتی در حالت خوابیده از مرزهای جو فراتر می رود (و از نظر طول می تواند به ماه برسد).

14. قطر الکترون به اصطلاح "کلاسیک" 5.5 فمتومتر یا 5.5 در 10^(-15) متر است. اندازه پروتون و نوترون حتی کوچکتر است، حدود 1.5 فمتومتر. تعداد پروتون های موجود در یک متر تقریباً برابر با مورچه های سیاره زمین است. ما از بزرگنمایی از قبل آشنا استفاده می کنیم. پروتون به راحتی در کف دست ما قرار می گیرد - و سپس اندازه ویروس متوسط ​​برابر با 7000 کیلومتر خواهد بود (تقریباً مانند کل روسیه از غرب تا شرق) و ضخامت یک تار مو 2 برابر خواهد بود. اندازه خورشید

15. به سختی می توان در مورد اندازه ها چیزی به طور قطعی گفت. آنها قرار است جایی بین 10^(-19) - 10^(-18) متر باشند. کوچکترین - یک کوارک واقعی - دارای "قطر" (این کلمه را در گیومه بنویسیم تا موارد بالا را به ما یادآوری کنیم) 10 ^ (-22) متر است.

16. چیزی به نام نوترینو نیز وجود دارد. به کف دستت نگاه کن در هر ثانیه یک تریلیون نوترینو که از خورشید ساطع می‌شود از میان آن عبور می‌کند. و شما نمی توانید دست خود را پشت سر خود پنهان کنید. نوترینوها به راحتی از بدن شما، از دیوار، و از کل سیاره ما و حتی از لایه ای از سرب به ضخامت 1 سال نوری عبور می کنند. "قطر" یک نوترینو 10 ^ (-24) متر است - این ذره 100 برابر کوچکتر از یک کوارک واقعی، یا یک میلیارد بار کوچکتر از یک پروتون، یا 10 سپتیلیون بار کوچکتر از یک تیرانوزاروس رکس است. تقریباً به همان اندازه خود تیرانوزاروس کوچکتر از کل جهان قابل مشاهده است. اگر نوترینو را طوری افزایش دهید که به اندازه یک پرتقال باشد، حتی یک پروتون 10 برابر زمین خواهد بود.

17. و اکنون من صمیمانه امیدوارم که یکی از دو مورد زیر شما را تحت تأثیر قرار دهد. اول، ما می‌توانیم حتی فراتر برویم (و حتی پیش‌فرض‌های معناداری در مورد آنچه که وجود خواهد داشت) داشته باشیم. دوم - اما در عین حال هنوز نمی توان تا بی نهایت به عمق موضوع رفت و به زودی به بن بست خواهیم رسید. این فقط برای دستیابی به این اندازه های بسیار "بن بست" است، اگر از نوترینوها حساب کنیم، باید 11 مرتبه دیگر از قدر پایین بیاییم. یعنی این اندازه ها 100 میلیارد بار کوچکتر از نوترینوها هستند. اتفاقاً به همین میزان، یک دانه شن از کل سیاره ما کوچکتر است.

18. بنابراین، در ابعاد 10 ^ (-35) متر، ما منتظر چنین مفهوم شگفت انگیزی مانند طول پلانک هستیم - حداقل فاصله ممکن در دنیای واقعی (تا آنجایی که معمولاً در علم مدرن باور می شود).

19. رشته های کوانتومی نیز در اینجا زندگی می کنند - اجسام از هر نظر بسیار قابل توجه هستند (مثلاً یک بعدی هستند - ضخامت ندارند)، اما برای موضوع ما مهم است که طول آنها نیز در 10^(-35) باشد. متر بیایید آزمایش استاندارد "بزرگنمایی" خود را برای آخرین بار انجام دهیم. رشته کوانتومی به اندازه مناسبی می شود و آن را مانند مداد در دست می گیریم. در این حالت، نوترینو 7 برابر بزرگتر از خورشید و اتم هیدروژن 300 برابر کهکشان راه شیری خواهد بود.

20. سرانجام، به ساختار جهان می رسیم - مقیاسی که در آن فضا مانند زمان می شود، زمان به مکان تبدیل می شود، و چیزهای عجیب و غریب مختلفی اتفاق می افتد. چیزی بیشتر نیست (احتمالا) ...

هیچ "حلقه گمشده" در تکامل انسان وجود ندارد

اصطلاح "حلقه گمشده" در محافل علمی از گردش خارج شده است، زیرا با این فرض اشتباه مرتبط است که روند تکامل خطی است و به طور متوالی "در طول زنجیره" پیش می رود. در عوض، زیست شناسان از اصطلاح "آخرین جد مشترک" استفاده می کنند.

حقایق جالب در مورد منظومه شمسی

تا به حال اتم ها را دیده اید؟ ما یکی از آنها هستیم، پس در واقع، بله. اما آیا تا به حال یک اتم را دیده اید؟ اخیراً یک عکس شگفت‌انگیز از تنها یک اتم که توسط میدان‌های الکتریکی گرفته شده بود، برنده یک مسابقه عکاسی علمی معتبر شد و بالاترین جایزه را دریافت کرد. این عکس با نام کاملاً منطقی "Single Atom in Ion Trap" (یک اتم در تله یونی) وارد رقابت شد و نویسنده آن دیوید نادلینگر از دانشگاه آکسفورد است.

شورای تحقیقات مهندسی و علوم فیزیکی بریتانیا (EPSRC) برندگان مسابقه ملی عکاسی علمی خود را با عکسی از یک اتم برنده جایزه بزرگ اعلام کرد.

در عکس، اتم به صورت یک لکه کوچک نور بین دو الکترود فلزی با فاصله حدود 2 میلی متر از یکدیگر نشان داده شده است.

عنوان عکس:

یک نقطه روشن کوچک در مرکز عکس قابل مشاهده است - یک اتم استرانسیوم با بار مثبت. تقریباً توسط میدان های الکتریکی ناشی از الکترودهای فلزی اطراف آن بی حرکت نگه داشته می شود. هنگامی که توسط لیزر آبی-بنفش روشن می شود، اتم جذب می کند و ذرات نور را به سرعت به اندازه کافی ساطع می کنند، به همین دلیل یک دوربین معمولی می توانست از آن با نوردهی طولانی عکس بگیرد."

این عکس از پنجره یک محفظه خلاء فوق‌العاده حاوی یک تله گرفته شده است. یون‌های اتمی خنک‌شده با لیزر، پایه‌ای عالی برای مطالعه و بهره‌برداری از ویژگی‌های منحصربه‌فرد فیزیک کوانتومی هستند. آنها برای ایجاد ساعت‌های بسیار دقیق یا در این مورد، به عنوان ذراتی برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی آینده است که قادر به حل مشکلاتی هستند که حتی قدرتمندترین ابررایانه های امروزی را تحت الشعاع قرار می دهند."

اگر باز هم نتوانستید اتم را در نظر بگیرید، اینجاست

دیوید نادلینگر می گوید: «این ایده که شما می توانید یک اتم را با چشم غیرمسلح ببینید، به مغز من برخورد کرد، و نوعی پل بین دنیای کوانتومی کوچک و واقعیت ماکروسکوپی ما بود.

با این حال، عکاسی از خود اتم، و نه بخشی از آن، حتی با پیشرفته ترین دستگاه ها، کار بسیار دشواری بود.

واقعیت این است که طبق قوانین مکانیک کوانتومی، تعیین دقیق تمام خواص یک ذره زیر اتمی غیرممکن است. این بخش از فیزیک نظری بر اساس اصل عدم قطعیت هایزنبرگ ساخته شده است، که بیان می کند که اندازه گیری مختصات و تکانه یک ذره با دقت یکسان غیرممکن است - اندازه گیری دقیق یک ویژگی مطمئناً داده های مربوط به دیگری را تغییر می دهد.

بنابراین، به جای تعیین مکان (مختصات ذرات)، نظریه کوانتومی پیشنهاد می کند که به اصطلاح تابع موج را اندازه گیری کند.

عملکرد موج تقریباً مانند موج صوتی عمل می کند. تنها تفاوت این است که توصیف ریاضی موج صوتی حرکت مولکول‌ها در هوا را در یک مکان مشخص تعیین می‌کند و تابع موج احتمال ظاهر شدن یک ذره در یک مکان یا مکان دیگر را طبق معادله شرودینگر توصیف می‌کند.

اندازه گیری تابع موج نیز آسان نیست (مشاهدات مستقیم باعث فروپاشی آن می شود)، اما فیزیکدانان نظری می توانند تقریباً مقادیر آن را پیش بینی کنند.

اندازه گیری تجربی تمام پارامترهای تابع موج تنها در صورتی امکان پذیر است که از اندازه گیری های مخرب جداگانه ای که روی سیستم های کاملاً یکسان اتم ها یا مولکول ها انجام شده است جمع آوری شود.

فیزیکدانان مؤسسه تحقیقاتی هلندی AMOLF روش جدیدی را ارائه کرده اند که نیازی به «بازسازی» ندارد و نتایج کار خود را در مجله Physical Review Letters منتشر کرده اند. روش شناسی آنها بر اساس یک فرضیه در سال 1981 توسط سه فیزیکدان نظری شوروی و همچنین بر اساس تحقیقات جدیدتر است.

در طول آزمایش، تیمی از دانشمندان دو پرتو لیزر را به سمت اتم‌های هیدروژن که در یک محفظه ویژه قرار داده شده بودند، هدایت کردند. در نتیجه چنین ضربه ای، الکترون ها مدار خود را با سرعت و جهتی که توسط توابع موج آنها تعیین می شد ترک کردند. یک میدان الکتریکی قوی در محفظه، جایی که اتم های هیدروژن در آن قرار داشتند، الکترون ها را به قسمت های خاصی از آشکارساز مسطح (مسطح) فرستاد.

موقعیت الکترون هایی که به آشکارساز برخورد می کنند با سرعت اولیه آنها تعیین می شود نه با موقعیت آنها در محفظه. بنابراین، توزیع الکترون‌ها روی آشکارساز به دانشمندان در مورد عملکرد موجی این ذرات، که هنگام خروج از مدار اطراف هسته اتم هیدروژن، داشتند، گفت.

حرکات الکترون ها بر روی صفحه فسفری به شکل حلقه های تیره و روشن نمایش داده می شد که دانشمندان با دوربین دیجیتالی با وضوح بالا از آن عکس گرفتند.

آنتا استودولنا، نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید: "ما از نتایج خود بسیار خرسندیم. مکانیک کوانتومی آنقدر ارتباط کمی با زندگی روزمره مردم دارد که به سختی کسی به فکر گرفتن عکس واقعی از برهمکنش‌های کوانتومی در اتم بود." او همچنین ادعا می‌کند که تکنیک توسعه‌یافته می‌تواند کاربردهای عملی نیز داشته باشد، به عنوان مثال، ایجاد هادی‌هایی با ضخامت اتم، توسعه فناوری سیم‌های مولکولی، که به طور قابل توجهی دستگاه‌های الکترونیکی مدرن را بهبود می‌بخشد.

شایان ذکر است که این آزمایش بر روی هیدروژن انجام شد که هم ساده‌ترین و هم رایج‌ترین ماده در جهان ماست. لازم است بدانیم که آیا این تکنیک را می‌توان برای اتم‌های پیچیده‌تر نیز به کار برد. اگر چنین است، پس این یک ماده است. جف لوندین از دانشگاه اتاوا که در این مطالعه شرکت نداشت، می گوید: پیشرفت بزرگی که به ما امکان می دهد نه تنها الکترونیک، بلکه فناوری نانو را نیز توسعه دهیم.

با این حال، خود دانشمندانی که این آزمایش را انجام دادند، به جنبه عملی این موضوع فکر نمی کنند. آنها معتقدند که کشف آنها در درجه اول به علوم بنیادی مربوط می شود که به انتقال دانش بیشتر به نسل های آینده فیزیکدانان کمک می کند.

در واقع، نویسنده RFC در "بازتاب" خود تا آنجا پیش رفت که زمان آن رسیده است که استدلال های متقابل سنگینی را مطرح کند، یعنی داده های آزمایش دانشمندان ژاپنی در مورد عکاسی از اتم هیدروژن، که در 4 نوامبر 2010 شناخته شد. تصویر به وضوح شکل اتم را نشان می دهد و هم گسستگی و هم گرد بودن اتم ها را تأیید می کند: «گروهی از دانشمندان و متخصصان دانشگاه توکیو برای اولین بار در جهان از یک اتم هیدروژن عکس گرفتند - سبک ترین و کوچکترین اتم، اخبار آژانس ها گزارش می دهند

این تصویر با استفاده از یکی از آخرین فناوری ها - یک میکروسکوپ الکترونی روبشی ویژه - گرفته شده است. با استفاده از این دستگاه به همراه یک اتم هیدروژن از یک اتم وانادیوم جداگانه نیز عکسبرداری شد.
قطر اتم هیدروژن یک ده میلیاردم متر است. قبلاً اعتقاد بر این بود که عکاسی از آن با تجهیزات مدرن تقریباً غیرممکن است. هیدروژن رایج ترین ماده است. سهم آن در کل جهان تقریباً 90٪ است.

به گفته دانشمندان، ذرات بنیادی دیگر را نیز می توان به همین روش جذب کرد. پروفسور یوئیچی ایکوهارا گفت: «اکنون می‌توانیم تمام اتم‌هایی را ببینیم که جهان ما را تشکیل می‌دهند. "این پیشرفتی برای اشکال جدید تولید است، زمانی که در آینده امکان تصمیم گیری در سطح اتم ها و مولکول های جداگانه وجود خواهد داشت."

اتم هیدروژن، رنگ های شرطی
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i21/e213001

گروهی از دانشمندان آلمان، یونان، هلند، ایالات متحده آمریکا و فرانسه از اتم هیدروژن عکس گرفتند. این تصاویر که با میکروسکوپ فوتیونیزاسیون به دست آمده اند، توزیع چگالی الکترون را نشان می دهند که کاملاً با نتایج محاسبات نظری منطبق است. کار گروه بین المللی در صفحات Physical Review Letters ارائه شده است.

ماهیت روش فوتیونیزاسیون یونیزاسیون متوالی اتم های هیدروژن است، یعنی حذف یک الکترون از آنها به دلیل تابش الکترومغناطیسی. الکترون های جدا شده از طریق حلقه ای با بار مثبت به ماتریس حساس هدایت می شوند و موقعیت الکترون در لحظه برخورد با ماتریس، موقعیت الکترون را در لحظه یونیزاسیون اتم منعکس می کند. حلقه باردار که الکترون‌ها را به طرفین منحرف می‌کند، نقش یک عدسی را بازی می‌کند و با کمک آن تصویر میلیون‌ها بار بزرگ‌نمایی می‌شود.

این روش که در سال 2004 شرح داده شد، قبلاً برای گرفتن "تصاویر" از مولکول های منفرد استفاده شده است، اما فیزیکدانان پا را فراتر گذاشته و از یک میکروسکوپ فوتیونیزاسیون برای مطالعه اتم های هیدروژن استفاده کرده اند. از آنجایی که برخورد با یک الکترون تنها یک امتیاز به دست می‌دهد، محققان حدود 20000 الکترون جداگانه از اتم‌های مختلف جمع‌آوری کردند و تصویر لایه‌های الکترونی را به‌طور میانگین محاسبه کردند.

طبق قوانین مکانیک کوانتومی، یک الکترون در یک اتم به خودی خود هیچ موقعیت مشخصی ندارد. تنها زمانی که یک اتم با محیط خارجی برهمکنش می کند، یک الکترون با یک احتمال یا دیگری در همسایگی خاصی از هسته اتم ظاهر می شود: ناحیه ای که احتمال یافتن الکترون در آن حداکثر است، پوسته الکترونی نامیده می شود. تصاویر جدید تفاوت بین اتم های حالت های انرژی مختلف را نشان می دهد. دانشمندان توانستند به صورت بصری شکل لایه های الکترونی را که توسط مکانیک کوانتومی پیش بینی شده بود نشان دهند.

با کمک ابزارهای دیگر، میکروسکوپ های تونل زنی روبشی، اتم های منفرد نه تنها دیده می شوند، بلکه به مکان مناسب نیز منتقل می شوند. حدود یک ماه پیش، این تکنیک به مهندسان IBM اجازه داد تا کارتونی بکشند که هر فریم آن از اتم تشکیل شده است: چنین آزمایش‌های هنری هیچ اثر عملی ندارند، اما امکان اساسی دستکاری اتم‌ها را نشان می‌دهند. برای اهداف کاربردی، دیگر یک مجموعه اتمی نیست، بلکه فرآیندهای شیمیایی با خودسازماندهی نانوساختارها یا خود محدود کردن رشد لایه های تک اتمی روی یک بستر است.