据国外媒体报道，原子是化学变化中的最小微粒，轻轻推动一个原子究竟需要多少力，长期以来一直是一个谜。但美国国际商用机器公司(IBM)的科学家近日称，经过精确地测算，他们得知在平滑的白金表面上推动一个钴原子，大约需要210皮牛的力（1皮牛=10-12牛，1牛大致相当于100克物体的重量）。

 

    在22日出版的最新一期《自然》杂志上，IBM的科学家们公布了他们的这项最新成果。这一基础性研究成果有望为未来设计出原子尺度的计算机芯片等设备提供帮助。

 

    IBM科学家安德瑞斯-J-亨瑞克称，通过长期而且精确地计算，科学家们得知，当在平滑的白金表面上轻轻推动一个钴原子时，所需要的力大约为210皮牛，而如果是在光滑的铜表面上推动一个钴原子，则所用的力会更少，仅仅只需要17皮牛。安德瑞斯-J-亨瑞克说，“精确地计算出推动单个原子所需要的力，将有助于人类最终了解究竟哪些事情是完全可以实现的，而哪些又是根本不可能实现的。对于整个人类来说，这是非常重要的一步，但目前取得的这一成绩绝对不是我们的终极目标。”

 

    在实验中，亨瑞克和他的合作者们利用最先进的原子显微镜协助进行观测。科学家们用原子显微镜尖锐的探针来轻轻推动单个原子，为更加方便地测出所需要的力，他们又给这个尖锐的探针绑上了一个微小的音叉上。这种微小的音叉常用于制造石英手表。事实上，在最初进行此类实验时，科学家们就是购买了一只价格并不昂贵的石英手表，并将这只手表的音叉取出来作为替代使用。通过测算，当原子显微镜上的尖锐探针与单个的钴原子接触时，音叉每秒钟的震动频率为2万次，当探针开始推动钴原子时，音叉就开始逐渐发生弯曲，就像是跳水运动员使用的跳板一样，这时音叉的震动频率也开始剧降。通过计算音叉震动频率的变化，科学家们最终精确地测算出推动单个原子移动所需要的力。

 

    安德瑞斯-J-亨瑞克表示，事实上，即使是再光滑的金属和物体表面，也不可能是真正的绝对光滑，因此单个原子根本不可能会发生滚动。单个的原子就好象是被放在一个一个的小格子里，有些类似于鸡蛋被分开放在不同的小纸箱里一样。当原子显微镜的尖锐探针用力推动时，钴原子就会发生跳动，可以在瞬间从一个“小格子”跳到另一个“小格子”里，而且它跳动的速度甚至远远超过人类目前的观测能力。在实验中，由于铜的表面比白金表面摩擦力相对要小，因此在铜表面上移动单个钴原子所需的力也就更少。

 

    为获得单个的原子，科学家们在一真空室内设置了一个“陷阱”，它们将6条激光束聚焦在一个点上，然后注入气态铯。当一个原子进入激光束，便拍摄一张照片，需拍摄上百万张照片。每当一个原子进入陷阱，科学家便用光学钳即两条激光束将其抓住。这两条光与上述用6条激光束组成的光陷阱不同，因为作为光学钳的两条激光束的光子不仅作为微型球通过这一区域，在球内还有一电场，靠电场的力抓住单个原子。但激光的抓力太弱，为提高抓力，科学家将激光束聚焦到1/30毫米的一个点上，这样就可以准确地在该点上抓住原子。1990年，IBM两位科学家用显微镜探针移动了吸附在金属镍表面上的氙原子，他们经过22小时的操作，把35个氙原子排成了“IBM”的字样。这几个字母高度约是一般印刷用字母的二百万分之一，原子间间距只有1.3纳米左右。这是人类有目的、有规律地移动和排布单个原子的开端。