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De nouveaux phénomènes nanométriques Mai aider les cellules solaires et d'étude Quantum Computing

Published on September 27, 2010 at 3:59 AM

Aujourd'hui IBM (NYSE: IBM) a publié des chercheurs d'une technique révolutionnaire dans le évaluées par des pairs revue Science qui mesure le temps d'un seul atome peut contenir des informations, et en donnant aux scientifiques la possibilité d'enregistrer, d'étude et de «visualiser» des phénomènes extrêmement rapides à l'intérieur de ces atomes.

Tout comme les films en première véhiculée mouvement à travers la photographie à haute vitesse, les scientifiques d'IBM Research - Almaden utilisez le microscope à effet tunnel, comme une caméra à haute vitesse pour enregistrer le comportement des atomes individuels à une vitesse d'environ un million de fois plus vite qu'auparavant . Les chercheurs d'IBM à Zurich a inventé le microscope à effet tunnel en 1981 et ont été récompensés par le Prix Nobel.

IBM pompe-sonde utilisant une «pompe-sonde" technique de mesure

Depuis plus de deux décennies, les scientifiques d'IBM ont été de repousser les limites de la science en utilisant le microscope à effet tunnel pour comprendre les propriétés fondamentales de la matière à l'échelle atomique, avec un vaste potentiel pour le match qui change l'innovation dans le stockage de l'information et de calcul.

La capacité de mesurer la nanoseconde-rapide des phénomènes ouvre un nouveau champ d'expériences pour les scientifiques, car ils peuvent maintenant ajouter la dimension du temps à des expériences dans lesquelles se produisent des changements extrêmement rapides. Pour mettre cela en perspective, la différence entre une nanoseconde et une seconde est d'environ la même comparaison que d'une seconde pour 30 ans. Une immense quantité de la physique qui se passe pendant ce temps que les scientifiques ne pouvaient auparavant pas voir.

"Cette technique développée par l'équipe de recherche d'IBM est une capacité très importante pour la caractérisation de nouvelles structures de petite taille et de comprendre ce qui se passe à des échelles de temps rapide", a déclaré Michael Crommie, Université de Californie, Berkeley. «Je suis particulièrement excité par la possibilité de le généraliser à d'autres systèmes, tels que le photovoltaïque, où une combinaison de la résolution spatiale et temporelle de haute va nous aider à mieux comprendre les divers processus nanométriques important pour l'énergie solaire, y compris l'absorption de lumière et de séparation de charge. "

En plus de permettre aux scientifiques de mieux comprendre les phénomènes nanométriques dans les cellules solaires, cette percée pourrait être utilisé pour étudier des domaines tels que:

L'informatique quantique. Les ordinateurs quantiques sont un type radicalement différent de l'ordinateur - pas lié à la nature binaire des ordinateurs traditionnels - avec le potentiel d'effectuer des calculs avancés qui ne sont pas possible aujourd'hui. Avec percée d'aujourd'hui, les scientifiques ont un nouveau moyen puissant pour étudier la faisabilité d'une nouvelle approche de l'informatique quantique à travers spins atomiques sur les surfaces.

Technologies de stockage de l'information. Comme la technologie des approches à l'échelle atomique, les scientifiques ont exploré les limites du stockage magnétique. Cette percée permet aux scientifiques de «voir» les propriétés électroniques et magnétiques d'un atome et d'explorer si oui ou non l'information peut être fiable stockée sur un seul atome.

Comment ça marche?

Depuis le spin d'un atome changements trop rapides pour mesurer directement l'aide de balayage disponibles auparavant Tunneling Microscope techniques, dépendant du temps le comportement est enregistré stroboscopically, d'une manière similaire à des techniques d'abord utilisé dans la création de films, ou comme dans la photographie laps de temps aujourd'hui, .

L'utilisation d'un «pompe-sonde" technique de mesure, une impulsion de tension rapide (l'impulsion de la pompe) excite l'atome et une impulsion de tension ultérieures plus faibles (de l'impulsion sonde) puis à mesurer l'orientation du magnétisme de l'atome à un certain moment après l'excitation. En substance, le délai entre la pompe et la sonde fixe le temps de trame de chaque mesure. Ce retard est ensuite modifiée étape par étape, et le mouvement moyen magnétique est enregistrée par incréments de petit temps. Pour chaque incrément de temps, les scientifiques répètent les impulsions de tension alternant environ 100.000 fois, ce qui prend moins d'une seconde.

Dans l'expérience, des atomes de fer ont été déposés sur une couche isolante un seul atome d'épaisseur et pris en charge sur un cristal de cuivre. Cette surface a été choisie pour permettre aux atomes d'être sondé électriquement tout en conservant leur magnétisme. Les atomes de fer ont ensuite été positionnés avec une précision atomique côté atomes de cuivre non-magnétique afin de contrôler l'interaction du fer avec l'environnement local des atomes voisins.

Last Update: 22. October 2011 02:01

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