Dajte mi ostrý hrot a posuniem atóm
Od prvotného zvažovania najmenších častíc hmoty sme sa dostali k moderným technológiam, ktoré nám umožňujú nielen ich vizualizáciu, ale aj ich manipuláciu. Tento článok, písaný doc. Mgr. Tomášom Samuelem, PhD., sa zaoberá témou atómov a technologickými pokrokmi v oblasti nanomedicíny a fyziky, pričom sa vracia k myšlienkam antických filozofov a ich vplyvu na súčasné náhľady na hmotu.
Staroveké predstavy o moche sa formovali už v 5. storočí p. n. l., kedy mysliatelia ako Leukippos a Demokritos označili základné častice hmoty ako „atómos“, pričom sa pokúsili vysvetliť, ako sú tieto neviditeľné častice schopné vytvárať všetku hmotu. Tieto myšlienky však v priebehu storočí zatienil Aristotelov model, ktorý uprednostňoval štyri prvky – zem, vzduch, oheň a vodu, a tak sa myšlienka atómov zakonzervovala na takmer dvetisíc rokov.
K mýtu o atómoch sa vedci začali vracať až na začiatku 19. storočia, a to vďaka pracám Johna Daltona a jeho analýzam chemických reakcií. Napriek tejto evolúcii sa aj počas 20. storočia objavovali pochybnosti o existencii atómov, vyžadujúcich priame dôkazy a pozorovania. Mnohí sa pýtali: „Ak neuvidíme, neuveríme?“
Rastiaca zvedavosť vedcov rozvíjala technológie optických mikroskopov, ale ohraničenie vlnovej dĺžky svetla bránilo presnému zobrazovaniu atómov. Robert Hooke bol priekopníkom v podrobnom skúmaní rastlinných buniek, no jeho metódy sa naskytli ambíciám ešte bezprecedentného rozšírenia. Ačkoliv mikroskopy vyvinuté holandským súkenníkom Antonom van Leeuwenhoekom dokázali dosiahnuť až 275-násobné zväčšenie, atómy ostávali stále neviditeľné z pohľadu optických prístrojov.
Aby bolo možné objaviť a zobraziť atómy, museli sa vedci naučiť manipulovať s elektrónmi. Tento prístup zahŕňal vývoj elektrónových mikroskopov, ktoré splnili nemožné a získali Nobelovu cenu pre Ernstom Ruskom. Avšak ani tieto pokročilé vyžiadali náročnú prípravu vzoriek, aby sa dostali na úroveň atómov.
Pravý prelom nastal s vynálezom skenovacích tunelových mikroskopov (STM), ktoré využívajú inverzný piezoelektrický jav a kvantové tunelovanie elektrónov. Vďaka týmto prístrojom sa prvýkrát podarilo precízne manipulovať s atómami a usporiadať ich. Don Eigler z laboratória IBM ukázal, akým spôsobom je možné posúvať jednotlivé atómy a vytvoriť nápis z xenónových atómov. Táto technika, označovaná ako nanomanipulácia, otvára úplne nové možnosti výskumu a technológií.
Fascinujúca je aj precíznosť metódy – ak by sme si ostrý hrot stmavili na rozmer Kriváňa, presuny atómov by boli ako preprava snehovej vločky. Nejde len o technológie, ale aj o rozšírenie našich horizontov v oblasti základných vedomostí o hmote. V súčasnosti atómová nanomanipulácia slúži na vytváranie nanoštruktúr, ktoré sa stávajú základom pre kvantové technológie, ako sú kvantové počítače, ktoré predstavujú budúcnosť v oblasti informačných technológií.
Pokrok technológie ukazuje fascinujúcu cestu od starovekých úvah až po moderné prax, zúročujúc dvojtisícročné úsilie ľudstva o pochopenie a manipuláciu s hmotou. Vďaka týmto technológiam sa dnes nielenže snažíme atómy vidieť, ale aj ich presúvať a skúmať ich vlastnosti na úrovni, akú si starovekí filozofi ani nevedeli predstaviť.
Zdroj: www.aktuality.sk/clanok/gNxH5la/dajte-mi-ostry-hrot-a-posuniem-atom/
