Atomi manipolabili singolarmente con fascio di elettroni con nuovo sistema

atomi manipolabili con fascio di elettroni — Atomo di fosforo all'interno di uno strato di grafite Controllato con fascio di elettroni (credito: DOI: 10.1126/sciadv.aav2252, MIT)

Molto spesso nei film di fantascienza ambientati nel futuro, in particolare quelli sulle astronavi, si possono vedere macchinari che producono di tutto, in special modo il cibo, con un semplice comando.
Per fare questo c’è bisogno di manipolare gli atomi a livello base, qualcosa che non siamo ancora in grado di fare, onde costruire di tutto molecola per molecola. Tuttavia fabbricare dispositivi atomici atomo per atomo con un controllo preciso è l’obiettivo di molti scienziati e istituti di ricerca.

Lo dimostra anche un nuovo studio condotto da un gruppo di scienziati del Massachusetts Institute of Technology, dell’Università di Vienna e di altri istituti internazionali che hanno fatto un buon passo avanti proprio verso questa direzione per il momento ancora “futuristica”.
Gli scienziati sono riusciti a sviluppare un metodo con il quale è possibile riposizionare gli atomi con un fascio di elettroni altamente focalizzato. Con questo fascio è poi possibile controllare l’esatta posizione dell’atomo e il suo orientamento. Questa scoperta potrebbe rappresentare l’approccio base affinché l’umanità possa davvero inoltrarsi in una nuova era di “ingegneria atomica”.

Pubblicato su Science Advances, lo studio vede come obiettivo “controllare da uno a poche centinaia di atomi, controllare le loro posizioni, controllare il loro stato di carica e controllare i loro stati di spin elettronici e nucleari”, come dichiara Ju Li, uno dei ricercatori impegnati nello studio.
Mentre ricerche precedenti si basavano, per manipolare gli atomi a questo livello, sull’utilizzo di aghi microscopici e microscopi a effetto tunnel, questo nuovo processo manipola gli atomi utilizzato un fascio di elettroni relativistici con un microscopio elettronico a trasmissione e a scansione (scanning transmission electron microscope, STEM).

Con questo sistema l’atomo può essere controllato elettronicamente con lenti magnetiche che tra l’altro non richiedono parti meccaniche in movimento. Il processo diviene dunque più veloce e più pratico.
Si tratta di “un nuovo entusiasmante paradigma per la manipolazione degli atomi” , come dichiara Toma Susi, professore dell’Università di Vienna impegnato nello studio.