Атомно инженерство: Изследователи „препрограмират“ материали чрез пренареждане на атоми

Публикувано от Svetni.me Editorial на 15 май 2026 г.

Според репортаж на MIT News [1], екип от изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) и Националната лаборатория Оук Ридж (ORNL) е разработил революционен метод за прецизно манипулиране на материята в атомен мащаб. Новата технология позволява пренареждането на десетки хиляди индивидуални атоми в 3D решетката на материал само за няколко минути при стайна температура.

Този процес, наречен от учените „препрограмиране“ на материали, бележи значителен скок спрямо досегашните методи, които бяха ограничени до 2D повърхности, изискваха екстремно ниски температури и вакуум или бяха твърде бавни за практическо приложение. В изследване, публикувано в списание Nature [2], екипът демонстрира създаването на над 40 000 квантови дефекта в кристален полупроводник (хром сулфид бромид) за около 40 минути.

Визуализация на процеса на атомно инженерство чрез електронен лъч в 3D решетка
Изображение: Svetni.me / Авторско изображение

Механизъм на „писане“ с атоми

Техниката използва усъвършенствани алгоритми за управление на високопрецизен електронен лъч. С негова помощ изследователите могат да „тласкат“ цели колони от атоми към нови позиции с точност от няколко пикометъра (една трилионна част от метъра). Този подход наподобява преместването на обекти по сензорен екран, но в мащаба на атомната решетка.

„Това ни позволява да създаваме изцяло изкуствени състояния на материята, които не се срещат в природата,“ обяснява Джулиан Клайн, изследовател от MIT и ръководител на проекта [1]. Тъй като манипулацията се извършва в обема на материала, а не само на повърхността му, създадените структури са много по-стабилни и защитени от външни влияния.

Приложения в квантовите технологии

Възможността за бързо и мащабируемо създаване на специфични квантови дефекти отваря нови хоризонти за:

  • Квантови изчисления: Изграждане на по-стабилни и плътни квантови битове (кубити).
  • Магнитна памет: Разработване на устройства за съхранение на данни с изключително висока плътност.
  • Сензори: Създаване на атомни сензори за измерване на магнитни и електрически полета с безпрецедентна чувствителност.

За разлика от историческата демонстрация на IBM от 1989 г., при която преместването на 35 атома отне дни, новата методология работи в индустриално значими мащаби. Изследователите вярват, че това „атомно инженерство“ ще превърне материалите в адаптивни платформи, чиито свойства могат да се настройват според нуждите на конкретната технология.

Източници:
[1]: Researchers “reprogram” materials by quickly rearranging their atoms - MIT News
[2]: Mesoscale atomic engineering in a crystal lattice - Nature