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新しいナノスケールの現象は、太陽電池や量子コンピューティングを研究に役立つことがあります

Published on September 27, 2010 at 3:59 AM

今日、IBM(NYSE:IBM)の研究者は、単一の原子が情報を保持することができますどのくらいの測定査読ジャーナルの科学の画期的なテクニックを公開し、科学者の記録、研究とこれらの原子内部の非常に高速な現象を"見える化"する機能を与える。

最初のモーション画像が高速撮影を通じて、動きを伝えるのと同様に、IBM Researchの科学者 - アルマデンは約百万倍速く従来よりも速度で個々の原子の挙動を記録するために高速度カメラのような走査型トンネル顕微鏡を使用している。チューリッヒにあるIBMの研究者が1981年に走査型トンネル顕微鏡を発明しノーベル賞を受賞しました。

"ポンププローブ"測定技術を使用してIBMポンプ - プローブ

二十年以上については、IBMの科学者が情報の記憶と計算のゲームを変える技術革新のための広大な可能性と、原子スケールで物質の基本特性を理解するために走査型トンネル顕微鏡を用いて科学の限界に挑戦されている。

彼らは今、非常に速い変化が発生する実験に時間の次元を追加することができますので、ナノ秒の高速現象を測定する能力は、科学者のための実験の新しい領域を開きます。大局的にこれを配置するには、1ナノ秒、1秒の差は30年に一秒と同じ比較についてです。物理学の膨大な量の科学者が以前に見ることができなかったその時間中に発生します。

"IBMの研究チームが開発したこの技術は、高速な時間スケールで起こっていることを小さな構造と理解を特徴づけるための非常に重要な新機能である、"マイケルCrommie、カリフォルニア大学、バークレーは言った。 "私は、特に高い空間と時間分解能の組み合わせは、より良い光吸収と電荷の分離を含む太陽エネルギーのための重要な様々なナノスケールのプロセスを、理解を深める助けになるような太陽光発電などの他のシステム、それを一般化の可能性で興奮しています。 "

科学者たちはより良い太陽電池でナノスケールの現象を理解できるようにすることに加えて、この画期的なはなどの分野を研究するために使用することができる。

量子コンピューティング。伝統的なコンピュータのバイナリ性質にバインドされていない - - 今日は不可能な高度な計算を実行する可能性を持つ量子コンピュータは、コンピュータの根本的に異なるタイプです。今日の突破口と、科学者は表面上の原子のスピンを介して量子コンピューティングに対する新しいアプローチの実現可能性を探求する新しい強力な手段を持つことになります。

情報ストレージ技術。技術は原子スケールに近づくにつれて、科学者は、磁気記憶装置の限界を模索している。この画期的な科学者たちは原子の電子と磁気特性"を参照してください"との情報が確実に一つの原子上に格納できるかどうかを探索することができます。

それがいかに働くか

原子の磁気スピンは以前に利用可能な走査型トンネル顕微鏡の手法を用いて直接測定するには余りにも速く変化するので、時間依存性挙動は、最初の映画の作成に使われる技術に類似した方法で、stroboscopically記録されている、または時間の経過の写真撮影にしたいと今日。

"ポンププローブ"測定技術を用いて、高速の電圧パルス(ポンプパルス)が励起後の一定時間に原子の磁気の向きを測定して原子とその後の弱い電圧パルス(プローブパルス)を励起する。本質的には、ポンプ光とプローブ間の時間遅延は、各測定のフレーム時間を設定します。この遅延は、小さい時間の単位で記録されているステップバイステップで、平均磁気モーションを変化させる。各時間増分の場合は、科学者は1秒未満を要する10万回、約交互に電圧パルスを繰り返す。

実験では、鉄原子は、一つの原子の厚さおよび銅結晶でサポートされている絶縁層上に堆積された。この表面は、その磁性を保ちながら原子は電気的にプローブするように選択した。鉄原子は、近くの原子の局所環境と鉄の相互作用を制御するために、非磁性の銅原子の隣の原子レベルの精度で配置された。

結果として得られる構造は、その後彼らは、磁気の向きを変更する速度は磁場に敏感に依存することを明らかにするために、異なる磁場の存在下で測定した。これは、原子は原子の磁気モーメント、原子の磁気が中間の方向を通過することなく、その方向を逆にすることのできる魅力的なプロセスのトンネリングを量子力学によってリラックスすることを示した。この知識は、科学者たちは、将来のスピントロニクスデバイスを作成するために、必要に応じて(新しい磁気状態に切り替えるために)、それらが長い(その磁気状態を保持する)または短くするために原子の磁気寿命を設計できる可能性があります。

"この画期的な、私たちを可能に - 初めて - 。個々の原子に格納できるどのくらいの情報を理解するためにこれを超えて、それがナノスケールで起こって物理学の多くの種類に適用可能であるため、技術は大きな可能性を秘めている、"セバスチャンきらっては言った、IBMリサーチ。 "探索と基礎科学におけるIBMの継続的な投資は、私たちはIT業界の将来のためのナノテクノロジーの大きな可能性を探索することができます。"

ソース: http://www.ibm.com

Last Update: 9. October 2011 08:57

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