通過用全新的方法使用現(xiàn)有技術(shù),Cornell物理學(xué)家Keith Schwab和來自Cornell及Boston大學(xué)的同事使得掃描隧道顯微鏡(STM)--一種能對表面單原子成像的技術(shù)--速度至少提高100倍。
這種基于一種納米電子學(xué)測量方法的技術(shù)同時(shí)還可以賦予STM新能力--包括感知單原子大小的點(diǎn)上的溫度等。結(jié)果發(fā)表在11月1日的《自然》(Nature)上。STM利用量子隧道效應(yīng)探測探針和表面之間的距離改變。科學(xué)家提供給樣品微小電壓,然后移動探針--末端只有1個(gè)原子寬度的鉑—銥合金絲。探針在表面移動僅數(shù)個(gè)埃。自從1980年代被發(fā)明以來,STM在半導(dǎo)體技術(shù)和納米電子學(xué)領(lǐng)域取得了很多重大發(fā)現(xiàn)。
但由于電流能在納秒量級改變,因此STM測量速度非常慢。并且限制不僅在于信號本身,還存在于與分析相關(guān)的電子學(xué)。理論上STM能以電子隧穿的速度收集數(shù)據(jù)--頻率達(dá)到1gHz,但傳統(tǒng)的STM受到能量容量限制,只能達(dá)到1kHz。
科學(xué)家嘗試了很多復(fù)雜的方法,但較終Schwab發(fā)現(xiàn)解決手段其實(shí)很簡單。通過外加一個(gè)無線電波源,并利用簡單網(wǎng)絡(luò)向STM傳送,就能探測隧道結(jié)處的阻抗,從而探測探針和樣品表面間的距離,這基于波被反射回源的特征。
這一被稱為反射計(jì)的技術(shù)用于高頻波傳導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)電纜,其速度不會受到電纜電容的減慢。利用新技術(shù)速度提高在100到1000倍之間。它還為原子分辨率的測溫計(jì)提供了可能,此外該技術(shù)還可用于測量距離小于原子尺度30000倍區(qū)域的運(yùn)動。
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