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Neue Nanoscale-Phänomene Helfen möglicherweise, Solarzellen und Quantums-Datenverarbeitung Zu Studieren

Published on September 27, 2010 at 3:59 AM

Heute IBM (NYSE: IBM-) Forscher veröffentlichten eine Durchbruchtechnik in der Gleich-wiederholten Zapfen Wissenschaft, die misst, wie lang ein einzelnes Atom Informationen verwahren kann, und Wissenschaftlern die Fähigkeit gebend aufzuzeichnen, zu studieren und „sichtbar machen Sie“ extrem schnelle Phänomene innerhalb dieser Atome.

Gerade als die ersten Kinofilme übermittelte Bewegung durch Hochgeschwindigkeitsphotographie, Wissenschaftler an IBM-Forschung - Almaden verwenden das Scannen-Tunnelbau-Mikroskop wie eine Hochgeschwindigkeitskamera, um das Verhalten von einzelnen Atomen mit einer Drehzahl schneller aufzuzeichnen ungefähr eine Millionmal als vorher möglich. IBM-Forscher in Zürich erfanden das Scannen-Tunnelbau-Mikroskop im Jahre 1981 und wurden mit dem Nobelpreise zugesprochen.

IBM PUMP-PROBE Unter Verwendung einer „Pumpefühler“ Maßtechnik

Für mehr als zwei Jahrzehnte IBM-Wissenschaftler haben die Grenzen der Wissenschaft unter Verwendung des Scannen-Tunnelbau-Mikroskops gedrückt, um die grundlegenden Eigenschaften des Stoffes an der Atomschuppe, mit beträchtlichem Potenzial für Spiel-ändernde Innovation in der Informationsspeicherung und dem Übertragen auf Lochkarten zu verstehen.

Die Fähigkeit, Nanosekunde-schnelle Phänomene zu messen öffnet einen neuen Reich von Experimenten für Wissenschaftler, da sie die Abmessung der Zeit Experimenten jetzt hinzufügen können, in denen extrem schnelle Änderungen eintreten. Um dieses in Perspektive, ist der Unterschied zwischen eine Nanosekunde und eine Sekunde zu setzen ungefähr gleicher Vergleich als eine Sekunde bis 30 Jahre. Eine unermessliche Menge Physik geschieht während dieser Zeit, dass Wissenschaftler nicht vorher sehen konnten.

„Diese Technik, die durch das IBM-Forschungsteam entwickelt wird, ist eine sehr wichtige neue Fähigkeit für die Charakterisierung von kleinen Zellen und verstehend, was an den Zeitraffungen geschieht,“ sagte Michael Crommie, University of California, Berkeley. „Ich werde besonders durch die Möglichkeit der Generalisierung sie zu anderen Anlagen, wie photovoltaics erregt, in dem eine Kombination der hohen räumlicher und Zeitauflösung uns hilft, verschiedene nanoscale Prozesse besser zu verstehen, die wichtig sind für Solarenergie, einschließlich Lichtabsorption und Trennung der Ladung.“

Zusätzlich zum Erlauben Wissenschaftlern, die nanoscale Phänomene in den Solarzellen besser zu verstehen, konnte dieser Durchbruch an Studiengebiete wie gewöhnt sein:

Quantums-Datenverarbeitung. Quantums-Computer sind ein radikal anderes Baumuster von Computer- gesprungen nicht zur binären Beschaffenheit von traditionellen Computern - mit dem Potenzial, hoch entwickelte Übertragen auf Lochkarten durchzuführen, die nicht heute möglich sind. Mit heutigem Durchbruch haben Wissenschaftler eine starke neue Methode, die Möglichkeit eines neuen Anfluges zur Quantumsdatenverarbeitung durch Atomdrehbeschleunigungen auf Oberflächen zu erforschen.

Informationsspeichertechnologien. Da Technologie der Atomschuppe sich nähert, haben Wissenschaftler die Grenzen auf magnetische Speicherung erforscht. Dieser Durchbruch erlaubt Wissenschaftler „sehen“ die elektronischen und magnetischen Eigenschaften eines Atoms und erforschen, ob Informationen auf einem einzelnen Atom zuverlässig gespeichert werden können.

Wie es Funktioniert

Da die magnetische Drehbeschleunigung eines Atoms zu schnell ändert, um vorher, erhältliches direkt zu verwenden zu messen, Tunnelbau-Mikroskoptechniken Scannend, wird zeitabhängiges Verhalten stroboscopically aufgezeichnet, in gewissem Sinne ähnlich den Techniken, die zuerst in Kinofilme oder wie in Zeitspannephotographie heute erstellen verwendet werden.

Unter Verwendung einer „Pumpefühler“ Maßtechnik erregt ein schneller Spannungsimpuls (der Pumpenimpuls) das Atom und einen nachfolgenden schwächeren Spannungsimpuls (den Fühlerimpuls) misst dann die Orientierung des Magnetismus des Atoms zu einer bestimmten Zeit nach Erregung. Im Wesentlichen stellt die Verspätung zwischen der Pumpe und dem Fühler die Feldzeit jedes Maßes ein. Diese Verzögerung wird dann Schritt für Schritt unterschieden und der durchschnittliche magnetische Antrag wird in den kleinen Zeiterhöhungen aufgezeichnet.  Für, jedes Mal wenn Erhöhung, die Wissenschaftler die Wechselspannungsimpulse ungefähr 100.000mal wiederholen, die weniger als eine Sekunde nimmt.

Im Experiment wurden Eisenatome auf eine Isolierschicht nur ein Atom dick abgegeben und unterstützt auf einem kupfernen Kristall. Diese Oberfläche wurde ausgewählt, um zu erlauben, die Atome werden geprüft elektrisch beim Beibehalten ihres Magnetismus. Die Eisenatome wurden dann mit Atompräzision neben antimagnetische kupferne Atome in Position gebracht, um die Interaktion des Eisens mit der lokalen Umgebung von nahe gelegenen Atomen zu steuern. 

Die resultierenden Zellen wurden dann in Anwesenheit der verschiedenen Magnetfelder gemessen, um aufzudecken, dass die Drehzahl, an der sie ihre magnetische Orientierung ändern, empfindlich vom Magnetfeld abhängt. Dieses zeigte, dass die Atome mittels des mechanischen Tunnelbaus des Quantums des magnetischen Momentes des Atoms sich entspannen, ein faszinierender Prozess, durch den der Magnetismus des Atoms seine Richtung aufheben kann, ohne durch Zwischenorientierungen zu passieren. Diese Kenntnisse erlauben möglicherweise Wissenschaftlern, die magnetische Lebenszeit der Atome auszuführen, um sie (zu einem neuen Magnetisierungszustand schalten) wie erforderlich zukünftige spintronic Einheiten erstellen länger (ihren Magnetisierungszustand beibehalten) oder kürzer zu lassen.

„Dieser Durchbruch erlaubt uns - zum ersten Mal - zu verstehen wie lang Informationen in einem einzelnen Atom gespeichert werden können. Über diesem hinaus hat die Technik großes Potenzial, weil sie auf viele Baumuster Physik geschehend auf dem nanoscale anwendbar ist,“ sagte Abgeneigtes Sebastian, IBM Erforschen. „IBMs anhaltende Investition in der Forschungs- und grundlegenden Wissenschaft erlaubt uns, das große Potenzial der Nanotechnologie während der Zukunft der IT-Industrie zu erforschen.“

Quelle: http://www.ibm.com

Last Update: 12. January 2012 02:25

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