Наука и технологии - Нанотехнологии

Исследователи IBM Research предложили революционную методику, позволяющую регистрировать поведение отдельных атомов на скорости в миллион раз выше, чем представлялось возможным прежде.

Для сверхбыстрых измерений учёные усовершенствовали сканирующий туннельный микроскоп (Scanning Tunneling Microscope, STM), реализовав в нём аналог стробоскопической съёмки. Быстрый импульс напряжения (импульс накачки) возбуждает атом, а последующий слабый импульс напряжения (импульс зондирования) измеряет ориентацию магнитного поля атома в определённый момент после возбуждения. Задержка между импульсами накачки и зондирования может меняться пошагово с небольшими приращениями. Для каждого шага учёные повторяют переменные импульсы примерно 100 тыс. раз, что занимает менее секунды.

В эксперименте структура из атомов железа на слое изолятора толщиной в один атом, поддерживаемая медным кристаллом, подвергалась воздействию различных магнитных полей. Новая методика показала, что изменение магнитной ориентации атомов происходит сразу, минуя промежуточные ориентации – эффект квантово-механического туннелирования. Знание этого позволит ученым создавать будущие спинтронные устройства с заданным временем сохранения намагниченности.

Новая технология, работа над которой всё ещё продолжается, имеет большие перспективы для понимания быстротекущих процессов на наноуровне в таких областях, как исследование поглощения света и разделения заряда в фотогальванических элементах для солнечных батарей, оценка пределов надёжности магнитного хранения информации на атомарном уровне, верификация новых типов квантовых вычислений используя спины атомов на поверхностях.

Элтайм.ру, по материалам ITC Publishing