在維也納技術大學（TU Wien），由黃金製成的微小結構可以通過離子轟擊進行專門操縱–令人驚訝的是，決定性的因素不是撞擊的力量。維也納工業大學的研究人員已經找到了一種方法，通過用高度帶電的離子轟擊微小的金粒子來控制它們的幾何形狀。

研究人員說，通過改變顆粒的大小和形狀，有可能創造出新的納米結構，包括量子點。高度帶電的離子將電子從金中擊出，改變了粒子的電子結構，並導致其原子移動。雖然納米金結構不能再被視為取之不盡用之不竭的電子庫，但較大的金結構可以吸收新的電子來取代那些失去的電子。

帶高電荷的離子撞擊絕緣表面上的小金塊。資料來源：Ucyborg.com/studio

通常情況下，我們必須在物理學上做出選擇： 要么我們處理大東西–如金屬板及其材料特性，要么處理小東西–如單個原子。但也有一個介於兩者之間的世界： 在這個世界裡，宏觀世界的影響和微觀世界的影響都發揮著作用。

在維也納大學進行的實驗就位於這個複雜的夾縫世界中： 由幾千個原子組成、直徑為10納米的極小的金塊被高電荷離子轟擊。這使得有針對性地改變這些金塊的形狀和大小成為可能。結果顯示： 在這個過程中發生的事情不能簡單地描繪成高爾夫球在沙坑中的撞擊–離子和金塊的互動要微妙得多。

“我們用多重離子化的氙原子工作。”來自維也納工業大學應用物理研究所的Richard Wilhelm教授說：”這些原子中最多有40個電子被移除，因此它們帶有高度的電荷。這些帶電的離子然後擊中放置在絕緣襯底上的小金島–然後會發生不同的事情： 金島可能變得更平坦，它們可能融化，甚至蒸發。”

目前研究的第一作者Gabriel Szabo說：”根據我們的離子帶電的高度，我們可以引發不同的效果，”他目前正在Richard Wilhelm的團隊裡做他的論文。

高度帶電的離子以較高的速度擊中了微小的金塊–大約每秒500公里的速度。然而，值得注意的是，改變金島的不是撞擊的力量。這個過程與高爾夫球在一堆沙子中的撞擊，或網球在一個裝飾得很好的生日蛋糕中的意外撞擊完全不同。

“如果你以相同的動能向金島射出不帶電的氙原子，金島實際上保持不變，”Gabriel Szabo說。”所以決定性的因素不是動能，而是離子的電荷。這種電荷也攜帶能量，而且它正好沉積在撞擊點上。”

一旦極強的正電荷離子撞擊納米金片，它們就會從金片上搶走電子。在一塊大的黃金中，這不會有什麼重大影響： 黃金是一個優秀的導體，電子可以自由移動，而且更多的電子會從金塊的其他區域提供。但是納米金結構非常小，不能再被視為取之不盡的電子庫。恰恰是在這裡，人們進入了宏觀金屬和微小原子團塊及其納米級特性之間的中間地帶。

“撞擊離子的電荷能量被轉移到黃金上，因此整個納米黃金物體的電子結構完全失去了平衡，原子開始移動，黃金的晶體結構被破壞，”理查德-威爾海姆解釋說。”根據你沉積的能量的多少，甚至可能發生整個納米金塊融化或被蒸發的情況。”

然後科學家可以在原子力顯微鏡中研究離子轟擊的效果： 加布里埃爾-薩博報告說，根據離子的電荷，金片的高度會或多或少地減少：”正如我們的模型所預測的那樣，我們可以控制離子對黃金的影響–而且不是通過我們賦予射彈的速度，而是通過其電荷。”

改進控制和更深入地了解這種過程對於製造各種各樣的納米結構非常重要。”這是一種允許你有選擇地編輯特別小結構的幾何形狀的技術。”理查德-威爾海姆說：”這對於創造微電子元件和所謂的量子點一樣有趣–由於其量子物理特性，這些微小的結構可以實現非常具體的定制電子或光學效果。

而且，這也是對小而不倒的世界的另一種認識–對量子物理學和固體物理學之間的多面性的中間世界的認識，只有同時牢記量子和多粒子現象，才能理解它。