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Es posible "ver" los átomos?

Según mi conocimiento, los átomos son pequeños más allá de nuestra imaginación. Pero hay una imagen en la Wikipedia que muestra los átomos de silicio que se observó en la superficie de silicio de carburo de cristales.

La imagen:

silicon atoms

¿Cómo podemos ver los distintos átomos de si ellos son tan pequeños?

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Harsh Vardhan Puntos 31

Esto depende enteramente de lo que significa "ver". Permítanme comenzar por señalar:

Según mi conocimiento, los átomos son pequeños más allá de nuestra imaginación

No. Los átomos son muy grandes en comparación con algunas otras cosas que jugar con el, como sus componentes (protones, electrones) en los aceleradores de partículas. El tamaño de los átomos es del orden de 0,1 nanómetros (por supuesto, hay una variación en el tamaño, pero no me voy a molestar por ahora). Un nanómetro es de $10^{-9}$ metros. Los protones, por ejemplo, son mucho más pequeños y los átomos son en un sentido tan grande que sabemos de más de un centenar de años, ahora que ellos no son indivisibles, porque hemos visto en los experimentos en los que no lo son.

Ahora, podemos "ver" los átomos? Esto depende, como ya he insinuado, lo que significa "ver". Si te refieres a "hacer una imagen en luz visible", entonces usted no puede hacer eso. En la microscopía, no hay una regla general que las cosas más pequeñas se pueden distinguir con un perfectamente diseñado microscopio tiene que tener un tamaño de aproximadamente la mitad de la longitud de onda de la luz que está brillando en él. La más exacta de la versión de esto es conocido como el Abate difraction límite. La luz Visible tiene una longitud de onda de alrededor de 400-700 nanómetros. Este es, por supuesto, acerca de 4000-7000 veces más que el diámetro del átomo, así que en verdad no hay manera de que podamos ver un átomo con un (difracción) microscopio con luz. [Como se sugiere en los comentarios, hay un número de métodos para obtener alrededor de Abad del límite de difracción utilizando, en partes, técnicas muy diferentes a los habituales de la microscopía. Parece, sin embargo, que una resolución de los átomos no es alcanzado aún.]

Pero hay otras cosas además de la luz que podemos utilizar. Podríamos, por ejemplo, utiliza electrones en lugar de luz. La mecánica cuántica nos dice que los electrones, como luz y todo lo demás, tienen longitudes de onda. Por supuesto, ese tipo de microscopio se ve un poco diferente de un microscopio de luz, porque nosotros, los seres humanos no tienen un buen mecanismo de detección de electrones. Esto significa que, con el fin de hacer una imagen de la refractada y difracted electrones, necesitamos utilizar sensores electrónicos y volver a crear la imagen. Este tipo de microscopio que acabo de describir, es más o menos un microscopio electrónico de transmisión (TEM) y que han estado alrededor por un largo tiempo. Hoy en día, tales tipos de microscopios tienen una resolución de alrededor de 0.05 nanómetros , que es casi suficiente para ver un átomo, pero no lo suficiente como para ver la imagen vinculada.

Entonces, ¿cómo llegamos a esto:

Pero no es una wikipedia de la imagen que muestra a los átomos de silicio que se observó en la superficie de los cristales de carburo de silicio.

Tenemos que utilizar otro tipo de microscopio electrónico, un microscopio de efecto túnel (STM). Mientras que el TEM funciona básicamente de la misma como un microscopio de luz, el STM utiliza diferentes conceptos. Por lo tanto, es aún más alejado de lo que normalmente llamamos "ver". No voy a describir cómo funciona esto en detalle, pero el microscopio consta de un pequeño truco con un voltaje aplicado y se mide en el túnel de los electrones en la sonda, con lo que la medición de la distancia a la sonda. El pico, a continuación, se desplaza sobre la superficie del material y las medidas de la distancia del material a la punta en muchos puntos, entonces la construcción de una imagen topográfica de la sonda. Por lo que las medidas de la densidad de electrones alrededor del átomo y por lo tanto, como nosotros la entendemos, el tamaño del átomo.

Y esto, finalmente, es cómo podemos ver los átomos.

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