近日，中国科学院物理研究所表面物理国家重点实验室的高世武研究员和博士生刘凯对STM在Cu(111)表面上横向操纵单个Co原子的机制和动力学过程进行了理论研究，取得了新的成果，并于11月25日发表在Phys. Rev. Lett. 95, 226102 (2005)上。

    高世武等人在近期实验的基础上研究发现，和以往的STM操纵原子和分子的实验观测不同，在Co/Cu(111)这个体系中，Co原子沿Cu(111)表面的横向迁移是由Co原子的横向受阻振动模式被直接激发而引起的。更为重要的是，基于非弹性电子引起的局域振动激发机制，他们对迁移率和偏压之间的非线性依赖关系进行了模拟，发现在实验中的低温(2.3K)条件下，Co原子在fcc位置和hcp位置间的跳跃过程越过了一个非绝热的势垒，原因是由于横向振动模式被非弹性隧道电流局域加热所造成的。同时，他们在理论上预测，如果在更高的温度下研究同一个系统，Co原子迁移时感受到的势垒会趋于低得多的绝热势垒。

    据悉，自1982年，IBM苏黎世实验室的G.Binning和H.Rohrer发明扫描隧道显微镜(STM)以来，表面科学领域的面貌焕然一新。借助于扫面隧道显微镜，人们不仅可以在原子级分辨率的水平上观察材料的表面形貌，还可以通过操纵单个原子和分子，制造出具有特定大小、形状和功能的人工纳米结构。同时，利用扫描隧道显微镜对单个原子和分子的操纵，人们还可以研究表面上的化学反应，分子的形成，分子开关，原子尺度的滑移、扩散和摩擦等诸多课题；从更加基础的层面来讲，单原子分子操纵可以研究亚纳米尺度的电声耦合，电子和能量的转移和耗散以及量子行为的振动激发等。可见，这是一个重要而又蕴藏众多发现机遇的领域，理论上的研究也就显得尤为必要。