IBM осуществила "скоростную съемку" отдельных атомов

Исследователи IBM Research описали в журнале Science революционную методику, позволяющую регистрировать поведение индивидуальных атомов на скорости в миллион раз выше, чем представлялось возможным прежде.

Для сверхбыстрых измерений ученые усовершенствовали сканирующий туннельный микроскоп (Scanning Tunneling Microscope, STM), реализовав в нем аналог стробоскопической съемки. Быстрый импульс напряжения (импульс накачки) возбуждает атом, а последующий слабый импульс напряжения (импульс зондирования) измеряет ориентацию магнитного поля атома в определенный момент после возбуждения. Задержка между импульсами накачки и зондирования может меняться пошагово с небольшими приращениями. Для каждого шага ученые 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, над совершенствованием которой продолжат работать в IBM, имеет большие перспективы для понимания быстротекущих нанопроцессов в таких областях, как исследование поглощения света и разделения заряда в фотогальванических элементах для солнечных батарей, оценка пределов надежности магнитного хранения информации на атомарном уровне, верификация новых типов квантовых вычислений используя спины атомов на поверхностях.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365