Версия для слабовидящих
Созданы "атомарные" датчики, которые станут новым "окном" в наноразмерный мир Печать Email
Новости об инновациях
02.06.2016

Момент, когда исследователи компании IBM в 1981 году разработали и испытали первый сканирующий туннельный микроскоп (Scanning Tunneling Microscope, STM), позволяющий производить съемку поверхности с уровнем детализации до отдельных атомов, стал революционным моментом для многих областей науки и техники. Многие эксперты полагают, что именно это изобретение послужило толчком к началу развития абсолютно новой области – области нанотехнологий. А недавно исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре закончили разработку микроскопа следующего поколения, который за счет использования магнетизма на уровне отдельных атомов способен получать высококачественные изображения наноразмерных объектов в широком диапазоне температуры окружающей среды. «Сердцем» этого нового микроскопа является датчик на основе единственного атома, а если быть точнее, дефекта, связанного с отсутствием в кристаллической решетке одного атома.

В качестве чувствительного элемента нового датчика является так называемая азотная вакансия (nitrogen-vacancy, NV), дефект в монокристалле алмаза. Этот дефект создается путем искусственной замены в кристаллической решетке одного атома углерода атомом азота, и его наличие приводит к нарушению структуры кристаллической решетки. Наличие атома азота приводит к тому, что рядом с ним возникает пустующее место, заполненное в нормальном кристалле атомом углерода.

Наличие дефекта азотной вакансии позволяет использовать его для детектирования некоторых физических явлений, в частности, магнетизма. Такой сверхчувствительный магнитный датчик на основе NV-дефекта, позволяет измерить величину магнитного поля путем измерения величины фотолюминесценции, излучения света в районе дефекта. Для того, чтобы превратить такой датчик в микроскоп, ученые создали структуру, напоминающую зубную щетку. Каждая волосинка этой «зубной щетки» представляет собой алмазную иголку с одним NV-дефектом на ее конце.

«Этот микроскоп является первым инструментом его вида» – рассказывает Аня Джейич (Ania Jayich), профессор из Калифорнийского университета, – «Все это работает, начиная от комнатной температуры и заканчивая сверхнизкими температурами, в условиях которых возникает множество интересных физических явлений и явлений связанных с квантовой механикой. Когда энергия теплового движения достаточно низка, на первый план выходят явления, к примеру, электронные взаимодействия, которые ранее были "закопаны» в тепловых шумах. И это позволяет нам получить беспрецедентный уровень пространственной разрешающей способности".

Для проверки работоспособности нового микроскопа ученые провели исследования поверхности полупроводникового материала, содержащего упорядоченные магнитные структуры, которые являются центрами концентраций изменений направления и силы магнитных потоков в материале. И новый датчик позволил увидеть "отдельные "вихри"":[http://www.nanonewsnet.ru/…stroistv-mag] этих изменений, т.е. сделал то, что раньше не удавалось сделать при помощи любых других датчиков.

20160508_3_1.jpg

В скором времени исследователи из Калифорнийского университета планируют проникнуть при помощи нового микроскопа в мир магнитных скирмионов, мир вращающихся магнитных образований, возникающих в тонких пленках некоторых материалов. Эти скирмионы рассматриваются в качестве перспективных носителей информации для устройств магнитного хранения данных нового поколения. И высокая разрешающая способность нового микроскопа позволит ученым изучить все процессы и явления, связанные с взаимодействиями скирмионов в материале.

«На наноразмерном уровне между отдельными атомами возникает множество различных видов взаимодействий» – рассказывает Аня Джейич, – «Мы должны изучить и понять, как работают все эти взаимодействия. Обладая подобными знаниями, мы сможем спрогнозировать как материал поведет себя в тех или иных условиях, и только после этого можно будет начинать думать о практическом использовании определенных материалов и возникающих в них явлений».

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2016/sozdany-atomarnye-datchiki-kotorye-stanut-novym-oknom-v-nanorazmernyi-mir

 
Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта