Orbitální inženýři z Yale mění trajektorie elektronů v atomech

Jak zařídit, aby nikl vypadal a choval se jako měď? Tým Charlese Ahna z Yale to dokáže se svoji novou technologií, která dovoluje měnit vlastnosti atomů změnou jejich atomových orbitalů, tedy prostorového rozložení výskytu elektronů daných atomů. Elektrony určitých atomů mohou být tímto postupem upraveny tak, že atomy získají unikátní magnetické, supravodivé či optické vlastnosti.

Podle Ahna je tímto způsobem doopravdy možné upravit atomové orbitaly atomů niklu do té míry, že budou prakticky totožné s atomy mědi. Základní vlastnosti atomů jsou totiž z podstatné části určeny uspořádáním jejich elektronů. Když se změní atomové orbitaly elektronů, tak se zároveň změní i vlastnosti dotyčných atomů.

Orbitální inženýrství Ahna a spol. vychází z teoretických propočtů a je založeno na takzvané epitaxi z molekulárních svazků, což je klasická metoda pro řízený růst krystalického materiálu po vrstvách o tloušťce jediného atomu. Vědci pomocí této metody vytvořili uspořádanou krystalickou strukturu z vrstvy molekul oxidu titanu, následované vrstvou molekul oxidu niklu a poté vrstvou atomů kyslíku. V takto vytvořeném prostředí se některé elektrony atomů titanu přesunuly k atomům niklu a tím vzniklo elektrické pole, jehož působení pozměnilo tvar atomových orbitalů niklu.