Liệu loài người có thể thao tác nguyên tử?
Những năm 70 của thế kỉ XX, năng lực phóng đại của kính hiển vi điện tử đã đạt tới một triệu lần. Những năm 80 của thế kỉ XX, kính hiển vi chui hầm quét ra đời. Nó do các nhà vật lí người Đức, Gerd Binnig và Heinrich Rohrer, cùng thiết kế chế tạo ra. Họ còn dùng khí cụ này chụp ra bức tranh cảnh quan ba chiều của nguyên tử silic được phóng đại 100 triệu lần. Đó là lần đầu tiên con người thực sự quan sát thấy thế giới nguyên tử nhỏ bé. Lúc bấy giờ báo chí đăng tin có liên quan với hàng tít: “Nguyên tử giống như củ khoai tây”. Vì vậy, giải Nobel vật lí năm 1986 được trao cho Ernst Ruska, người phát minh ra kính hiển vi điện tử nửa thế kỉ trước. cùng với các nhà sáng chế kính hiển vi chui hầm quét Binnig và Rohrer.
Trang bị của kính hiển vi chui hầm quét phức tạp hơn kính hiển vi điện tử. Nó được lắp thêm khí cụ điều khiển tự động để bám theo khu vực cần quan sát. Chẳng những nó có thể quan sát kết cấu nguyên tử bề mặt vật liệu, mà còn có thể thông qua tác động qua lại giữa mũi kim và bề mặt mẫu thử để tiến hành thao túng chuyển ra và cấy vào đối với nguyên tử bề mặt hoặc nguyên tử hấp thụ, làm cho chúng tổ hợp sắp xếp một cách có mục đích, hình thành hình vẽ mẫu, kích thước của nó nhỏ đến chỉ có vài nanomet. Nơi thực hiện thao túng nguyên tử sớm nhất là phòng thực nghiệm nghiên cứu IBM nước Mĩ vào năm 1990. Họ sắp 35 nguyên tử xênon lên bề mặt niken thành ba chữ cái “IBM”, mỗi chữ cái có kích thước 5 nanomet, trở thành nhãn hiệu thương phẩm nhỏ nhất trên thế giới. Về sau, họ lại dịch chuyển phân tử cacbon oxit trên bề mặt platin xếp thành một đồ án người nhỏ, gọi là người phân tử. Mỗi một vết trắng trong đồ án đều là phân tử cacbon oxit, phân tử đứng thẳng, oxi ở mặt trên, người phân tử cao 5 nanomet. Năm 1995 có tin tức nói, trên tấm silic 2 cm x 2 cm đã chế tạo được một loạt 16 cái kính hiển vi chui hầm quét, có thể đồng thời vận hành.
Có thể tưởng tượng rằng, nếu kĩ thuật đó được hoàn thiện thêm một bước thì có hi vọng nghiên cứu chế tạo thành khí cụ lượng tử cấp nanomet, vật liệu mới cấp nanomet, tiến hành lưu trữ thông tin mật độ siêu cao và gia công cấp nanomet. Điều đó có ảnh hưởng lớn lao đối với việc hình thành kĩ thuật nanomet trong tương lai, cung cấp cơ sở vật chất cho lĩnh vực mới đầy tính thách thức.
Từ khoá: Kính hiển vi chui hầm quét; Nguyên tử; Kĩ thuật nanomet.