编译 莫庄非

当量子围栏和原子力显微镜（AFM）探针尖头的原子形成键时，微观和介观尺度相遇。

德国科学家发现，量子围栏（可用作人造原子的合成圆圈形纳米结构）能与位于原子力显微镜探针尖上的原子形成非常弱的化学键。德国雷根斯堡大学物理系教授、领导此项研究的弗朗茨·吉西布尔（Franz Giessibl）表示：“这是我们第一次通过实验验证由这种人造原子形成的化学键。”

与天然原子一样，人造原子具有固定数量的离散电子态电子。1993年，一个美国科研团队第一次向世界展示他们的量子围栏——由放置于铜表面的48个铁原子组成的圆圈。这个“铁圆圈”让我们对量子力学有了更新颖而深刻的见解，也为材料科学开辟了新方向。荷兰乌得勒支大学的计算材料学家英格玛·斯瓦特（Ingmar Swart）虽未参与研究，但他指出：“这种人造原子的诱人之处在于它们的特性可控，自然原子是做不到这一点的。它们也能耦合在一起形成晶格，这可用于创建和研究具备自然界中本不存在的某些奇妙特性的材料。”

吉西布尔等人使用扫描探针显微镜的针尖处构建了两个不同大小的人造原子：一个经典的48原子的量子围栏，以及一个24个铁原子的更小版本。团队中的理论家之一克劳斯·里希特（Klaus Richter）解释道：“量子围栏在铜表面形成了一个装电子的笼子。天然原子的圆圈拥有一套捕获电子的机制，形成了人造原子——就像天然原子的原子核与电子之间的库仑引力！”

实验中使用的显微镜配备了基于石英表技术的qPlus传感器，可以测量非常微小的作用力。……