Забавно, что до сих пор существуют люди, которые считают атомы выдумкой учёных. Один из аргументов таких людей следующий: "Да кто-нибудь вообще когда-нибудь видел эти ваши атомы???".
Конечно! Их можно увидеть начиная с 1981 года, т. е. уже 40 лет как. Ведь именно 40 лет назад был изобретён сканирующий туннельный микроскоп. Его изобрели в 1981 году Генрих Рорер и Герд Карл Биннинг, работавшие в лаборатории IBM. Через 5 лет, а именно в 1986 году за своё изобретение они получили Нобелевскую премию.
Благодаря микроскопу все картинки атомов из учебников по химии и физики подтвердились: структура атомов именно такая, какой её изображали. Фотографии, полученные от туннельных микроскопов показывают атомы, которые выстраиваются в ряд в правильной структуре металла или кристалла.
Как работает сканирующий туннельный микроскоп
У сканирующего туннельного микроскопа есть игла, кончик которой настолько острый, что состоит всего лишь из одного атома. И как игла на проигрывателе сканирует виниловые пластинки, игла сканирующего туннельного микроскопа сканирует вещество.
С иглы через исследуемое вещество на проводящий материал, находящийся под этим веществом, течёт ток. Когда игла проходит над атомом вещества, ток слегка меняется, и эти изменения регистрируются. Изменения тока при прохождении иглы над атомом очень чётко отражают очертания атома.
Данные об изменении тока, полученные при многократном повторении, переводятся в графическую форму, и мы можем увидеть красивое изображение отдельных атомов.
Не обошлось без квантовой физики
Существование сканирующего туннельного микроскопа возможно из-за странной квантовой физики. Как мы не можем пройти сквозь стену, электроны обычно не могут пройти сквозь вещество. Но принцип неопределённости квантовой физики гласит, что существует небольшая вероятность того, что электроны "туннелируют", т. е. проникают сквозь барьер.
Т. е. электроны способны пройти от иглы к проводящему материалу, на котором лежит исследуемое вещество. Благодаря этому ток, который проходит сквозь материал очень чувствителен к его квантовым эффектам.
Благодаря микроскопу у нас есть нанотехнологии
Благодаря сканирующему туннельному микроскопу мы можем управлять отдельными атомами. Например, учёные в 1990 году повеселились
и собрали из атомов буквы IBM.
Построение более сложных наномашин тоже возможно. Ещё в 1959 физик Ричард Фейнман показал, что создать нанорычаги, наноблоки, наноколёса, которые будут размером с атом, возможно, это не противоречит законам физики.
Сегодня манипулируя иголкой сканирующего туннельного микроскопа можно создавать из атомов что душе вздумается: учёные могут управлять атомами, как лего, смотря в монитор и передвигая курсором отдельные атомы.
При помощи микроскопа была создана самая крошечная в мире гитара. Её вырезали из кристаллического кремния. Размер гитары в 20 раз меньше толщины волоса человека. На ней можно играть (тоже при помощи микроскопа), но мы не услышим звук, так как частота колебаний струн наногитары находится за пределами той, что мы можем воспринять.
Из атомов даже сделали мультфильм, который вы сможете посмотреть по ссылке ниже.