Представьте, что вы можете увидеть отдельные атомы в материале и даже услышать, как они "звенят". Звучит как научная фантастика? А вот и нет! Команда физиков из Мичиганского государственного университета под руководством Тайлера Кокера разработала новый метод микроскопии, который позволяет делать именно это.
Их техника сочетает высокоточную микроскопию с ультрабыстрыми лазерами, что позволяет обнаруживать "дефектные" атомы в полупроводниках с беспрецедентной точностью. Но не спешите думать, что "дефекты" - это что-то плохое. В мире полупроводников эти атомы обычно добавляются намеренно и играют критически важную роль в работе электронных устройств.
"Это особенно актуально для компонентов с наноструктурами", - говорит Кокер. Представьте себе компьютерный чип толщиной в один атом - вот о таком будущем полупроводников говорит ученый.
Но в чем же суть нового метода? Команда Кокера использовала сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который "ощупывает" поверхность образца атомно-острым наконечником. Но вместо того, чтобы просто сканировать поверхность, они направили на наконечник СТМ лазерные импульсы с терагерцовой частотой.
Оказалось, что эта частота совпадает с частотой колебаний атомов кремния, которые были добавлены в образец арсенида галлия в качестве "дефектов". Когда наконечник СТМ приближался к такому атому, в данных появлялся внезапный интенсивный сигнал.
"Вот был этот дефект, за которым люди охотились более сорока лет, и мы могли видеть, как он звенит, словно колокол", - восторженно рассказывает Кокер.
Ведран Йелич, первый автор исследования, добавляет: "Когда вы открываете что-то подобное, очень полезно, когда уже есть десятилетия теоретических исследований, тщательно характеризующих это явление".
Этот новый метод открывает захватывающие перспективы для изучения и разработки наноматериалов. Представьте, что мы сможем "настраивать" электронные свойства материалов на атомном уровне, создавая сверхэффективные солнечные батареи или квантовые компьютеры.
Кокер и его команда уже применяют эту технику к атомарно тонким материалам, таким как графеновые нанопленки. "У нас есть ряд открытых проектов, где мы используем эту технику с более экзотическими материалами", - говорит ученый.
Наука продолжает удивлять нас, открывая новые горизонты в мире, который мы не можем увидеть невооруженным глазом. Кто знает, какие еще удивительные открытия ждут нас на пути к технологиям будущего? Может быть, скоро мы сможем не только видеть, но и "разговаривать" с отдельными атомами, создавая материалы с невообразимыми свойствами. Будущее наноэлектроники выглядит ярче, чем когда-либо!
Источник:
DOI: 10.1038/s41566-024-01467-2
-------------------------------------
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте лайк или напишите комментарий, а также подписывайтесь на наши страницы на других площадках, в том числе на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!
