較新(xin)技術使掃描隧道顯微(wei)鏡速度提高100倍(bei)
發布時間：2021-11-30 3526人看過
通過用全新的方法使用現有技術,Cornell物理學家Keith Schwab和來自Cornell及Boston大學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--速度至少提高100倍。
這種基于一種納米電子學測量方法的技術同時還可以賦予STM新能力--包括感知單原子大小的點上的溫度等。結果發表在11月1日的《自然》(Nature)上。STM利用量子隧道效應探測探針和表面之間的距離改變。科學家提供給樣品微小電壓,然后移動探針--末端只有1個原子寬度的鉑—銥合金絲。探針在表面移動僅數個埃。自從1980年代被發明以來,STM在半導體技術和納米電子學領域取得了多重大發現。
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的電子學。理論上STM能以電子隧穿的速度收集數據--頻率達到1gHz,但傳統的STM受到能量容量限制,只能達到1kHz。
科學家嘗試了多復雜的方法,但較終Schwab發現解決手段其實簡單。通過外加一個無線電波源,并利用簡單網絡向STM傳送,就能探測隧道結處的阻抗,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。
這一被稱為反射計的技術用于高頻波傳導的標準電纜,其速度不會受到電纜電容的減慢。利用新技術速度提高在100到1000倍之間。它還為原子分辨率的測溫計提供了可能,此外該技術還可用于測量距離小于原子尺度30000倍區域的運動。
