通过用全新的方法使用现有技术,Cornell物理学家Keith Schwab和来自Cornell及Boston大学的同事使得扫描隧道显微镜(STM)--一种能对表面单原子成像的技术--速度至少提高100倍。
这种基于一种纳米电子学测量方法的技术同时还可以赋予STM新能力--包括感知单原子大小的点上的温度等。结果发表在11月1日的《自然》(Nature)上。STM利用量子隧道效应探测探针和表面之间的距离改变。科学家提供给样品微小电压,然后移动探针--末端只有1个原子宽度的铂—铱合金丝。探针在表面移动仅数个埃。自从1980年代被发明以来,STM在半导体技术和纳米电子学领域取得了很多重大发现。
但由于电流能在纳秒量级改变,因此STM测量速度非常慢。并且限制不仅在于信号本身,还存在于与分析相关的电子学。理论上STM能以电子隧穿的速度收集数据--频率达到1gHz,但传统的STM受到能量容量限制,只能达到1kHz。
科学家尝试了很多复杂的方法,但较终Schwab发现解决手段其实很简单。通过外加一个无线电波源,并利用简单网络向STM传送,就能探测隧道结处的阻抗,从而探测探针和样品表面间的距离,这基于波被反射回源的特征。
这一被称为反射计的技术用于高频波传导的标准电缆,其速度不会受到电缆电容的减慢。利用新技术速度提高在100到1000倍之间。它还为原子分辨率的测温计提供了可能,此外该技术还可用于测量距离小于原子尺度30000倍区域的运动。
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