Mnie bardziej ciekawi jak oni zrobili zdjęcie obrazu tworzonego przez mikroskop jonowy. Swiatło ma chyba większą falę niż te atomy... czy cos. W kazdym bądz razie wiem, ze po to powstaly mikroskopy elektronowe i jonowe bo swiatlo przy pewnej granicy jest "większe" niż te obiekty.

Autorze tematu, browar za dobre chęci na troche nauki na sadoli, ale troszku fail. Obecna technologia nie pozwala na fotografowanie pojedynczych atomów, powody zbadaj sobie sam, zainteresuj się teorią kwantową w tym celu, zacznij od teorii nieoznaczoności Heisenberga.

Aczkolwiek...
4 lata temu fizycy z Charkova pochwalili się "zdjęciem" pojedynczego atomu węgla. Wygląda to tak:



Opis wyjaśnia, że fotografie przedstawiają ten sam w atom w różnych stanach chmury elektronowej.
Jest to "odbicie" atomu na płycie fosforowej uzyskane przy pomocy 1-atomowej warstwy grafitu (nanotechnologia rulz)

Ja geniuszem w tej dziedzinie nie jestem, ale google nie znajduje "zdjęć atomów". Kurcze to mnie niezwykle ciekawi, wiemy, że są niezwykle małe, wiemy, że "planetarne" ukazanie atomu nie jest do końca właściwe. A nikt nie sypnie informacjami, co powinniśmy wiedzieć i nikt nam tych atomów nie pokaże, nie mówię, że atomów nie ma bo to nauka w najczystszej postaci, ale czy ktoś może łapatologicznie wyjaśnić jak się z tym sprawy mają? Bez zbędnych wzorów których prawdopodobnie nie rozumiem? Ukazać to, tak żebym mógł to pojąć? Bo mówienie, model "standardowy" jest nieaktualny wcale nie pomaga - mówi mi jedynie "twoje myślenie nie jest poprawne".
Atomom nie robi się zdjęć ale ich cieniom owszem?

http://nauka.gadzetomania.pl/2012/07/08/tak-wyglada-cien-atomu-uchwycony-na-fotografii-pod-mikroskopem-o-duzej-rozdzielczosci

Chyba nie mam dziś głowy do tego, albo po prostu jestem głupi. Za wyjaśnienie stawiam browar.

zacznij od teorii nieoznaczoności "Heisenberga"

Czytam Heisenberg, a przed oczami mam nauczyciela chemii, chorego na raka, gotującego najczystszą błękitną mete, rozpuszczającego w kwasie w wolnych chwilach konkurentów

le czy ktoś może łapatologicznie wyjaśnić jak się z tym sprawy mają?

Hmm, łopatologicznie to może tak: Atomy nie istnieją jako malutkie cżastki materii tak jak sobie je wyobrażamy często. Po pierwsze jądro atomu są oddalone od siebie o ogromne odległości (proporcjonalnie do ich rozmiaru). Po drugie elektrony często potrafią istnieć w dwóch miejscach jednocześnie. Tak tak, nie są to 2 różne elektrony, on sie nie duplikuje czy cokolwiek. Po prostu mechanizmy utrzymujące nasz świat w jednym kawałku zezwalają na takie coś.

to tak na wstępie.

Nie można wykonać zdjęcia atomu wraz z elektronami, ponieważ niemożliwym jest nawet zbadania jednocześnie kierunku pędu i położenia atomu. W duzym uproszczeniu dzieje się to ponieważ akt obserwacji zmienia właściwości elektronu. Jakby to dziwnie nie brzmiało, elektron może przebyć droge z punktu A do B na nieskończenie wiele możliwych sposobów. A teraz niespodzianka: nie tylko może, ale i przebywa tą drogę tą nieskonczoną ilością "tras". Akt obserwacji eliminuje te drogi do jednej. Właśnie tej którą obserwujemy.

Pomogło choć trochę?

Ja geniuszem w tej dziedzinie nie jestem, ale google nie znajduje "zdjęć atomów". Kurcze to mnie niezwykle ciekawi, wiemy, że są niezwykle małe, wiemy, że "planetarne" ukazanie atomu nie jest do końca właściwe. A nikt nie sypnie informacjami, co powinniśmy wiedzieć i nikt nam tych atomów nie pokaże, nie mówię, że atomów nie ma bo to nauka w najczystszej postaci, ale czy ktoś może łapatologicznie wyjaśnić jak się z tym sprawy mają? Bez zbędnych wzorów których prawdopodobnie nie rozumiem? Ukazać to, tak żebym mógł to pojąć? Bo mówienie, model "standardowy" jest nieaktualny wcale nie pomaga - mówi mi jedynie "twoje myślenie nie jest poprawne".
Atomom nie robi się zdjęć ale ich cieniom owszem?

Jak wiesz rozmiary atomów to ~0,1nm. Zdolności rozdzielcze mikroskopów optycznych (jakieś powiedzmy ultrafioletowe imersyjne) wynoszą ~200nm (tak w porywach, przy najlepszych wiatrach i na zakrętach). Dlatego nie można zrobić "zdjęcia" atomu w potocznym tego słowa znaczeniu, ze względu na niemożność uzyskania takich rozdzielczości rzędu tych właśnie pojedynczych angstremów (1A=10^-10m=0,1nm). Dlatego do obrazowania w takich rozdzielczościach wykorzystuje się elektrony (najczęściej). Moim zdaniem najlepszą (nie ma tak na prawdę najlepszej metody) metodą jest Transmisyjna mikroskopia elektronowa. Zasada działania niewiele różni się od zwykłego mikroskopu tylko nie obrazujemy falą świetlną a falą elektronów. Zgodnie z hipotezą de Broglie'a, można traktować cząstki jako fale i odwrotnie. Najnowocześniejsze tego typu mikroskopy (technologia sprzed II wojny światowej by the way) mają zdolności rozdzielcze poniżej 1A (sic!). Dlatego umożliwiają "oglądanie" pojedynczych atomów. Teraz, to nie jest do końca oglądanie to to jest tak jakbyśmy chcieli zbadać komara z zasłoniętymi oczami przez dotyk palców i jednocześnie go nie zniszczyć(mniej więcej). No niestety tak się do końca nie da. Z TEM jest tak samo jest to metoda destrukcyjna dla próbek które i tak trzeba żmudnie przygotowywać. Mówi się że stają się naświetlone i ulegają degradacji. Chodzi o to, że elektrony niosą jakąś energię i przy zderzeniu z powierzchnią próbki dochodzi do właśnie wydzielenia tej energii i atomy z naszej próbki po prostu odlatują. Przykładowe zdjęcie z TEM (z moich praktyk mam nadzieję, że prowadzący się nie obrazi jak je rozpozna):



Teraz to co na nim widać. Ta ciemna "kratownica" to struktura krystaliczna Krzemu (Si), widoczna jest też granica faz. Ta taka "kaszka" to jest z kolei tlenek krzemu (SiO2). Dwutlenek krzemu to substancja amorficzna, dlatego nie widać w niej jakiegoś uporządkowania. I teraz, niby ten mikroskop miał zdolność rozdzielczą ~1A. Jednak próbka to kilka-kilkaset warstw materiału dlatego to co widać to taki obraz pochodzący z nałożenia się obrazów wielu takich warstw. Dla struktur krystalicznych widoczne jest uporządkowanie i przez to "widać" "pojedyncze" atomy. Dla substancji amorficznych (brak takiego dalekiego porządku) widać średnią tych warstw. Do tego dochodzi całe mnóstwo problemów związanych z samym obrazowaniem i szumami. Nie chciałbym się w to zagłębiać, bo nie jestem też ekspertem. To tyle jeżeli chodzi o obrazowanie.


Co do samych atomów. No nikt Ci nie powie jak jest, bo tak na prawdę nikt nie wie do końca jak jest. Istnieje wiele teorii jak to jest z tymi atomami. Najczęściej mówi się o mechanice kwantowej. Wielu fizyków nie lubi tej teorii, bo ona nie jest "ładna" jak inne. Nie wyjaśnia wielu rzeczy i daje żadnego wyczucia tego co się tak na prawdę dzieje. Jej największą zaletą jest to, że dobrze przewiduje wiele rzeczy. Według mnie można to trochę porównać do ułamków w starożytnym Egipcie. Nie było do końca dobrego sposobu by sobie z nimi radzić i wymyślili tablice dodawania różnych ułamków i do ich celów m.in. budowlanych im wystarczało. Dzisiaj problem jest taki, że od długiego już czasu nie ma nowej przełomowej teorii na ten temat. Sama mechanika kwantowa powstawała przecież ok. 100 lat tamu. Dziś nikt nie ma pomysłu na coś lepszego. Dlatego ciężko powiedzieć czym jest atom w mechanice kwantowej bo ona nie daje żadnego intuicyjnego obrazu. Nie da się tego na gruncie tej teorii łopatologicznie wyjaśnić. Taki atom to jakaś funkcja i tyle. Dlatego taki model planetarny jest dalej w użyciu bo to jest jakiś obraz i po jakiejś tam części zgodny nawet z mechaniką kwantową. Według obu teorii elektron(y) krążą wokół jądra. Pytanie tylko co to jest elektron i co to jest jądro. W modelu "kuleczkowym" elektron to taka nałądowana mała kuleczka. Jądro to większa nałądowana kuleczka. W mechanice kwantowej nie ma już kuleczek tylko są funkcje (do tego zespolone).

Jeśli chodzi o model standardowy to jest to teoria mówiąca z czego zbudowane są atomy. On ma przede wszystkim porządkować wiedzę o sub atomowych cząstkach, (cząstkach elementarnych). Więcej nie mogę powiedzieć, bo to nie jest moja dziedzina.

Podsumowując. Jak na prawdę ciekawi Cię ten temat to mogę powiedzieć, że w internecie nie znajdziesz za dużo dobrych materiałów na ten temat. Najwięcej wiedzy na ten temat jest właśnie w tych nielubianych książkach ze wzorami. Dopiero po jakimś tam zagłębieniu się w temat można zobaczyć jak jest on tak na prawdę głęboki. Ciężko mi nawet teraz polecić jakąś książkę nastawioną na osobę bez aparatu matematycznego i w miarę dobrze opisującą zagadnienie mechaniki kwantowej. Ogólnie to mechanika kwantowa to tak na prawdę zaawansowany dział matematyki a nie fizyki.

Kurcze ale długi elaborat wyszedł. Jak by co to mogę wrzucić inne zdjęcia np. z AFM, TEM, SEM itp. Jak by ktoś był zainteresowany.

@stalowyszczur to o czym piszesz akurat obiło mi się o uszy, ale pewnie bym tego nie powtórzył
@miszcz310 dziękuję, w sumie rozjaśniłeś mi tylko bardziej moją niewiedzę ale uznam to za odpowiedź.
Po prostu przez długi czas, żyłem w przeświadczeniu "kulek" ;/ Sama chmura elektronowa brzmi na mój chłopski i zasadniczo humanistyczny rozum jako przenośnia ukazująca elektrony we wszystkich miejscach w jednej chwili jednocześnie. Rozumiem to jako bez bezpieczne założenie gdzie "może" ten elektron się pojawić - czyli w tej chmurze. Lecz nie po za nią... tak?
Sorry, jeśli wam komplikuje ale, większość ludzi zaraz łapie tutaj spiny, jak ktoś czegoś nie wie. Dla tego uprzedzam, jestem laikiem (totalnym), ale brnę w stronę tego, by być uświadomionym.

@stalowyszczur to o czym piszesz akurat obiło mi się o uszy, ale pewnie bym tego nie powtórzył
@miszcz310 dziękuję, w sumie rozjaśniłeś mi tylko bardziej moją niewiedzę ale uznam to za odpowiedź.
Po prostu przez długi czas, żyłem w przeświadczeniu "kulek" ;/ Sama chmura elektronowa brzmi na mój chłopski i zasadniczo humanistyczny rozum jako przenośnia ukazująca elektrony we wszystkich miejscach w jednej chwili jednocześnie. Rozumiem to jako bez bezpieczne założenie gdzie "może" ten elektron się pojawić - czyli w tej chmurze. Lecz nie po za nią... tak?
Sorry, jeśli wam komplikuje ale, większość ludzi zaraz łapie tutaj spiny, jak ktoś czegoś nie wie. Dla tego uprzedzam, jestem laikiem (totalnym), ale brnę w stronę tego, by być uświadomionym.

No nie chciałem Cię też zniechęcać. Chodziło mi o to, że nie ma wiedzy całkowicie obiektywnej w tym zakresie (na razie przynajmniej). Co do chmury elektronowej to też nie jest do końca tak, niestety. Chodzi o to, że elektron-kuleczka jakby poruszał się po orbicie kołowej to musiałby być cały czas przyspieszany (przyspieszenie to też zmiana zwrotu wektora prędkości a nie tylko jego długości). Taki przyspieszony elektron musiałby promieniować falę elektromagnetyczną i w ten sposób wytracałby energię i w końcu "spadł" na jądro atomowe. Mechanika kwantowa to zabezpiecza i mówi, że elektron to jest właśnie taka chmurka prawdopodobieństwa (no tak na prawdę jakaś tam funkcja zespolona, ale chodzi nam tutaj o najbardziej zbliżony do rzeczywistości stan rzeczy). Tu się sprawa komplikuje, bo ta chmurka rozciąga się w nieskończoność. Żeby w ogóle coś powiedzieć zazwyczaj ogranicza się prawdopodobieństwo znalezienia tego elektronu do np. 95%, wtedy taki obszar zaczyna przypominać tak zwane orbitale elektronowe. Idąc dalej mechanika kwantowa pozwala obrazować wygląd wiązań chemicznych, ale to też dla jakiś tam przybliżeń i ograniczeń. Ogólnie można to sobie wyobrażać tak jak napisałeś, ale to nie jest też do końca tak i trzeba sobie z tego zdawać sprawę.

Co do komplikowania to spoko o to chodzi przecież w nauce i poznawaniu w ogólności. Moim zdaniem to jest sztuka żeby umieć coś wytłumaczyć, albo pokazać swoje spojrzenie na dany temat.

Co do książki to przypomniała mi się jedna. Trochę dużo ogólnie wiadomości o znikomej wartości dla laika/amatora, ale początkowe rozdziały są dość ciekawe moim zdaniem i pozwalają na jakieś tam wyrobienie sobie zdania na ten tamat. Książka to Lucjan Piela (polecam sobie poczytać o tym Panu, był moim wykładowcą) "Idee chemii kwantowej" (i co ważne wydanie II). Książka jest nie ukrywam droga, ale moim zdaniem atrakcyjna graficznie i przede wszystkim merytorycznie.

@miszcz310 dzięki jeszcze raz, jak odłożę trochę grosza to na pewno się zaopatrzę w tą książkę W ogóle skopiuje sobie gdzieś ten tekst, albo dodam chociaż do zakładek, żeby móc wrócić i poczytać z kilka razy, dla głębszego zrozumienia.
Masz wiedzę człowieku, to robi wrażenie. Pozdrawiam i dzięki.

Nie ma sprawy jak coś jest dla Ciebie nie jasne a uznasz, że mogę Ci jakoś pomóc (chociażby pokazać gdzie szukać tej wiedzy) to śmiało pisz na PW raczej się staram tutaj zaglądać. Co do mojej wiedzy to też nie jest tak, że ja to wszystko wiem i rozumiem w najdrobniejszych szczegółach (chociaż do tego ciągle nieprzerwanie dążę). Poza tym mnie to interesuje i z tym się wiąże moje życie zawodowe, dlatego nie uważam tego za coś nadzwyczajnego, ale niezmiernie się cieszę, że ktoś to docenił i że uznałeś mój post za pomocny. Pozdrawiam.

miszczu, bylbym zapomnial, dawaj proszę te foty z AFM i reszty, dzieki

To na zdjęciach to chyba sieci krystaliczne. Pojedynczego atomu nie da się zobaczyć dokładnie ze szczegółami, można go np. wzbudzić do świecenia, albo obejrzeć tylko ogólny kształt, wykorzystując zjawisko tunelowe. Elektronów i innych pierdół nikt nigdy nie zobaczy, bo to nie kulki, jak was uczyli w gimbazie, tylko zaburzenia przestrzeni.

Znawca sie odezwał, i tu sie k***a mylisz kolego! Poczytaj troche na wikipedii o mikroskopie sił atomowych. A potem pie**ol swoje trzy po trzy.

PS: Opisu nie zrobiłem bo nie znalazłem jakie to pierwiastki, a długiego tekstu i tak by nikt nie przeczytał.

Autorze tematu, browar za dobre chęci na troche nauki na sadoli, ale troszku fail. Obecna technologia nie pozwala na fotografowanie pojedynczych atomów, powody zbadaj sobie sam, zainteresuj się teorią kwantową w tym celu, zacznij od teorii nieoznaczoności Heisenberga.

Aczkolwiek...
4 lata temu fizycy z Charkova pochwalili się "zdjęciem" pojedynczego atomu węgla. Wygląda to tak:

Obrazek

Opis wyjaśnia, że fotografie przedstawiają ten sam w atom w różnych stanach chmury elektronowej.
Jest to "odbicie" atomu na płycie fosforowej uzyskane przy pomocy 1-atomowej warstwy grafitu (nanotechnologia rulz)

Nie pie**ol tyle bo cie zjedzą motyle. Znam zasade nieoznaczoności i fizyke kwantową dosyć rozlgegle. Ale zapominasz, że od wszystkiego są wyjątki to raz, a dwa, że to nie jest prawo natury, tylko coś co człowiek ustalił.

Znawca sie odezwał, i tu sie k***a mylisz kolego! Poczytaj troche na wikipedii o mikroskopie sił atomowych. A potem pie**ol swoje trzy po trzy.

To weź no zapodaj te zdjęcia pojedynczych atomów, a nie kłapiesz paszczą plując dookoła, mogą być z wikipedii, czekamy