¿Se pueden utilizar los campos electromagnéticos para deconstruir y reconstruir átomos?

Es factible, fácilmente, si considera los campos EM dependientes del tiempo, o, más específicamente, los pulsos de luz. Esto se debe a que la luz se puede enfocar en un punto focal estrecho de ~ tamaño de longitud de onda, lo que comprime mucha energía (y, por lo tanto, un campo EM) en un punto estrecho. Esto es imposible usando campos estáticos, que no pueden alcanzar máximos excepto en sus fuentes. Igual de importante, uno puede preparar pulsos de radiación realmente cortos que comprimen en un tiempo corto (es decir, unos pocos femtosegundos) la energía almacenada en un medio láser durante un milisegundo más o menos. Esto permite que energías bastante modestas, del orden de milijulios, creen campos eléctricos comparables con los campos eléctricos atómicos (como en la respuesta de John Rennie) durante el tiempo suficiente para ionizar casi cualquier átomo.

Tenga en cuenta que esto no necesita una muestra macroscópica (¡aunque en realidad observar cosas generalmente sí!). Si logra de alguna manera que un solo átomo se quede quieto en una posición conocida (que es un ejercicio factible pero no trivial), entonces disparar suficientes pulsos láser fuertes lo ionizará, liberando un electrón. Por supuesto, puede liberar más electrones, pero naturalmente se volverá más y más difícil (por lo que la ionización triple es lo máximo que puede esperar). Las energías de los fotones (que son proporcionales a la frecuencia) no son realmente una preocupación en este régimen de alta intensidad, donde la ionización multifotónica y la ionización de túnel se convierten en los principales mecanismos a medida que se pasa de la óptica a la IR y frecuencias más bajas.

Con respecto a lo contrario en su pregunta, no tenemos nada como la tecnología para "imprimir atómicamente" una tabla, átomo por átomo, y cuestionaría la viabilidad de tal esquema. Las pinzas ópticas, por ejemplo, se pueden usar para mover moléculas y depositarlas en una superficie podría funcionar, pero su resolución espacial es limitada (por la longitud de onda, que no puede ser demasiado corta o las cosas comienzan a romperse). Peor aún, tendrías que trabajar en ello para algo así como tiempos de escala geológica para obtener algo considerable.

Por otro lado, los metamateriales son un buen ejemplo en el que podemos construir materiales con detalles a escala atómica para que tengan las propiedades macroscópicas que queremos, incluidas cosas exóticas como índices de refracción negativos o medios fuertemente quirales. Si bien no se ajusta exactamente a la factura que solicita, creo que es fundamentalmente más genial con la ventaja adicional de ser factible.

Es sumamente difícil desgarrar un átomo aislado con un campo eléctrico. Es mucho más fácil ionizar un gas de muchos átomos, pero el mecanismo es diferente. Centrémonos en un átomo aislado por ahora para ver por qué es difícil.

Considere un átomo de hidrógeno aislado. La energía de enlace del protón y el electrón es de 13,6 eV y la separación media es de unos 0,05 nm. Entonces, para separar el electrón y el protón, necesita un gradiente de campo de aproximadamente 13,6 V por 0,05 nm. Convertir esto a unidades más sensibles da alrededor de 2.7$\times$10$^{11}$voltios/metro, y esto está muy por encima de lo que podemos crear en el laboratorio.

Dije que es más fácil ionizar un gas de muchos átomos. Suponga que aplica un fuerte campo eléctrico a un gas de hidrógeno y suponga que hay un electrón perdido en algún lugar del gas. No nos preocupemos de dónde vino el electrón; tal vez un rayo cósmico que pasaba lo produjo. De todos modos, el electrón libre comenzará a acelerar a lo largo de las líneas del campo eléctrico y en algún momento chocará contra un átomo. Si la energía de colisión es significativamente mayor que 13,6 eV, el electrón ionizará el átomo que golpea, y ahora tienes dos electrones libres. Esos dos electrones a su vez acelerarán y chocarán con otros átomos y obtendrás una avalancha de electrones.. El camino libre medio de un electrón en el aire es de aproximadamente 0,5 micras, por lo que el campo eléctrico correspondiente es de 27 MV/m y esto es fácilmente alcanzable. Hay más sobre esto en el artículo de Wikipedia sobre la ley de Paschen .

Fuerza eléctrica =5.145175226 X 10^11N/C Fuerza magnética = 235125.6635 T entonces Velocidad del electrón = E/B =2.188266.117 ms^-1 = C/137