维也纳大学 原子牵引光束模拟游戏说明截图
信用:& copy托马·苏西/维也纳大学 维也纳大学的托马·苏西团队使用最先进的电子显微镜——超微显微镜，以原子精度操纵强束缚材料
由于这些仪器是完全计算机化的，所以有可能在模拟中显示研究人员实际上是如何使用它们的
这使得材料科学的最新研究有了引人注目的、基本上现实的展示
在维也纳技术博物馆的一个特别展览中展示的一个模拟游戏，连同单壁碳纳米管中硅杂质操纵的最新研究进展，现在可以在网上获得
电子显微镜比光学显微镜具有更高的分辨率
光学显微镜使用可见光成像，因此可以将物体成像至千分之一毫米，而电子显微镜使用电子束成像，可以将小得多的物体成像至单个原子，例如石墨烯晶格中的硅杂质
维也纳大学的Nion UltraSTEM扫描透射电子显微镜可以放大5000万倍，并且完全由计算机控制
由于图像对比度取决于每个位置散射的电子数量，而电子数量又取决于原子核的电荷，硅的质子数量多于碳，因此研究人员可以直接看到杂质的位置
除了成像，显微镜聚焦的电子束还可以用来移动原子
该小组早期的研究表明，电子束中的每个电子被目标原子的原子核散射回来的可能性很小，这给了原子一个反向的小推力
电子束逐行扫描石墨烯样本，揭示了构成晶格的碳原子以及更亮的硅杂质的位置
在实践中，通过在计算机屏幕上移动鼠标光标来引导电子束，从而控制显微镜电子设备
“所以，实际上，我们是在玩电脑游戏来做研究，”苏西解释道
“我年轻的时候经常玩很多游戏，我注意到我比一些更习惯触摸屏的年轻同事玩得更快
" 聚焦在单壁碳纳米管弯曲壁内硅杂质原子旁边的碳原子上的电子束可以可控地使其跳到放置电子束的位置
信用:& copy托马·苏西/维也纳大学 这个模拟游戏是去年11月在维也纳技术博物馆开幕的一个特别展览的一部分，它还展示了用于研究的典型样本以及底层物理信息
现在，为了吸引更多的观众，该团队正在推出一个内容相同的网站，包括一个基于浏览器的模拟游戏版本，名为“原子牵引光束”
“这个名字的灵感来自《星际迷航》推广的一种吸引人的能量束的科幻概念
“这个名字很恰当，因为硅杂质移动到光标指向的位置，就像被电子束吸引一样，”苏西总结道
在网站推出的同时，该团队在《高级功能材料》杂志发表的一篇文章中报告了他们在原子操纵方面的最新研究进展
在这项工作中，该团队证明了硅杂质(目前已经在石墨烯中进行了研究)也可以在单壁碳纳米管中可控地操作
由于这些都是有限的一维结构，这一进展可能使新型的可调谐电子器件成为可能
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