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Novos fenômenos em nanoescala pode ajudar Células Estudo Solar e Computação Quântica

Published on September 27, 2010 at 3:59 AM

Hoje IBM (NYSE: IBM) pesquisadores publicaram uma técnica inovadora na ciência do jornal peer-reviewed que mede quanto tempo um único átomo pode conter informações e dando aos cientistas a capacidade de estudar o registro, e "visualizar" os fenômenos extremamente rápido dentro desses átomos.

Assim como as imagens em movimento primeira transmitida movimento através fotografia de alta velocidade, os cientistas da IBM Research - Almaden estão usando o microscópio de tunelamento como uma câmera de alta velocidade para gravar o comportamento de átomos individuais a uma velocidade cerca de um milhão de vezes mais rápido do que anteriormente . Pesquisadores da IBM em Zurique, inventou o microscópio de tunelamento em 1981 e foram premiados com o Prêmio Nobel.

IBM BOMBA PROBE-Usando uma "bomba-sonda" técnica de medição

Por mais de duas décadas os cientistas da IBM vêm pressionando os limites da ciência usando o microscópio de tunelamento para compreender as propriedades fundamentais da matéria em escala atômica, com vasto potencial de jogo de mudança de inovação em armazenamento de informação e computação.

A capacidade de medir nanossegundo fast-fenômenos abre um novo campo de experiências para os cientistas, uma vez que pode agora adicionar a dimensão do tempo para experimentos em que as mudanças ocorrem muito rápido. Para colocar isto em perspectiva, a diferença entre um nanossegundo e um segundo é sobre a mesma comparação como um segundo a 30 anos. Uma imensa quantidade de Física acontece durante esse tempo que os cientistas já não podia ver.

"Esta técnica desenvolvida pela equipe de pesquisa da IBM é um recurso muito importante para a caracterização de novas estruturas pequenas e entender o que está acontecendo em escalas de tempo rápido", disse Michael Crommie, University of California, Berkeley. "Estou particularmente animado com a possibilidade de generalizar para outros sistemas, tais como a energia fotovoltaica, onde uma combinação de resolução espacial e na hora de nos ajudará a entender melhor vários processos em nanoescala importante para a energia solar, incluindo a absorção de luz e separação da carga. "

Além de permitir que os cientistas a compreender melhor os fenômenos em nanoescala em células solares, esta descoberta poderia ser usada para estudar áreas, tais como:

Computação quântica. Os computadores quânticos são um tipo radicalmente diferente de computador - não está vinculado à natureza binária dos computadores tradicionais - com potencial para realizar cálculos avançados que não são possíveis hoje. Com o avanço de hoje, os cientistas têm uma maneira nova e poderosa para explorar a viabilidade de uma nova abordagem para a computação quântica através atômica gira em superfícies.

Tecnologias de armazenamento de informações. Como a tecnologia se aproxima da escala atômica, os cientistas têm vindo a explorar os limites de armazenamento magnético. Esta descoberta permite aos cientistas "ver" as propriedades eletrônicas e magnéticas de um átomo e explorar ou não a informação pode ser confiavelmente armazenados em um único átomo.

Como funciona

Desde o spin magnético de um átomo muda muito rápido de medir diretamente usando Scanning Tunneling disponíveis anteriormente técnicas de microscopia, tempo-dependente comportamento é registrado estroboscópico, de forma semelhante às técnicas utilizados pela primeira vez na criação de imagens em movimento, ou como na fotografia de lapso de tempo hoje .

Usando uma "bomba-sonda" técnica de medição, um pulso de tensão rápido (o pulso de bomba) excita o átomo e um pulso de tensão posterior mais fraco (o pulso de sonda), então as medidas a orientação do magnetismo do átomo em um determinado momento após a excitação. Em essência, o tempo de atraso entre a bomba ea sonda define o calendário de cada medição. Este atraso é, então, variadas passo-a-passo eo movimento médio magnético é gravado em incrementos de tempo pequeno. Para cada incremento de tempo, os cientistas repetir os pulsos de tensão alternada cerca de 100.000 vezes, o que leva menos de um segundo.

No experimento, os átomos de ferro foram depositados sobre uma camada isolante apenas um átomo de espessura e apoiada em um cristal de cobre. Esta superfície foi selecionada para permitir que os átomos eletricamente a ser sondado, mantendo o seu magnetismo. Os átomos de ferro foram então posicionados com precisão atômica ao lado de átomos não-magnéticos de cobre, a fim de controlar a interação do ferro com o ambiente local dos átomos próximos.

As estruturas resultantes foram medidos na presença de diferentes campos magnéticos para revelar que a velocidade com que eles mudam sua orientação magnética depende sensivelmente o campo magnético. Isso mostrou que os átomos de relaxar por meio de tunelamento quântico do momento magnético do átomo, um processo pelo qual o magnetismo intrigante do átomo pode inverter sua direção sem passar por intermediários orientações. Esse conhecimento pode permitir aos cientistas engenheiro a vida magnéticos dos átomos para torná-los mais tempo (para manter seu estado magnético) ou mais curtos (para mudar para um novo estado magnético) conforme necessário para criar dispositivos de spintrônica futuro.

"Esta descoberta permite-nos - pela primeira vez -. Entender quanto tempo a informação pode ser armazenada em um átomo individual Além disso, a técnica tem um grande potencial, pois é aplicável a muitos tipos de Física acontecendo em escala nanométrica", disse Sebastian Loth , IBM Research. "O investimento contínuo da IBM em ciência exploratória e fundamental nos permite explorar o grande potencial da nanotecnologia para o futuro da indústria de TI."

Fonte: http://www.ibm.com

Last Update: 5. October 2011 09:16

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