Naukowcy opracowali metodę superszybkiego pomiaru stanów pojedynczych atomów

Naukowcy z IBM opublikowali w czasopiśmie Science informacje o nowej technologii, która pozwala na zmierzenie, jak długo pojedynczy atom potrafi przechowywać informacje oraz na "wizualizację" niezwykle szybkich zjawisk zachodzących wewnątrz tych atomów. Nowa metoda ma pozwolić uzyskiwać dane, których nie można byłoby odnotować przy pomocy tradycyjnych metod z użyciem skaningowego mikroskopu tunelowego.

Skaningowy mikroskop tunelowy (STM) był pierwszym urządzeniem, które pozwalało na rejestrację zachowań pojedynczych atomów. Został opracowany w laboratoriach IBM w roku 1981, a pięć lat później jego twórcy - Gerd Binnig oraz Heinrich Rohrer - otrzymali za swój wynalazek nagrodę Nobla.

Przez ponad dwie dekady naukowcy z IBM przesuwali granice nauki, używając STM do obserwacji i zrozumienia fundamentalnych właściwości materii w skali atomowej. Niosło to ze sobą potencjał dokonywania rewolucyjnych zmian w technologiach przechowywania danych i ich przetwarzania.

Tak, jak w początkach kinematografii ruchome obrazy uzyskiwało się przy pomocy rejestrowania z dużą prędkością kolejnych fotografii, tak obecnie STM został wykorzystany jako superszybka kamera do rejestracji zachowań atomów. Dzięki użyciu nowej metody dokonywania pomiarów, "kamera" ta działa z niesamowitą prędkością, rejestrując zjawiska mniej więcej milion razy szybciej niż było to dotychczas możliwe.

Nowa technika pozwala na rejestrowanie zjawisk których czas trwania mierzony jest w nanosekundach, co otwiera dla badaczy zupełnie nowe horyzonty. Naukowcy obrazują to w ten sposób: różnica pomiędzy nanosekundą a sekundą jest taka, jak pomiędzy sekundą a trzydziestoma latami. Mając możliwość pomiarów w rozdzielczości czasu rzędu nanosekund naukowcy mogą dostrzec ogromną ilość zjawisk, których wcześniej po prostu nie mieli szans zarejestrować.

"Ta technika stworzona przez badaczy IBM stanowi bardzo istotną nową możliwość charakteryzowania małych struktur i zrozumienia jakie zjawiska zachodzą w nich w krótkich jednostkach czasu" - mówi Michael Crommie z Uniwersytetu Kalifornijskiego. "Jestem podekscytowany w szczególności możliwością uogólniania wyników badań do innych systemów, takich jak fotowoltaniczne, pomagając nam lepiej zrozumieć różnego rodzaju procesy istotne dla energetyki słonecznej, takie jak absorpcja światła czy separacja ładuków" - dodaje Crommie.

Abstrahując od możliwości wykorzystania nowej metody pomiaru do lepszego poznania procesów zachodzących w ogniwach słonecznych, może ona być użyta do odkryć pobudzających na przykład rozwój komputerów kwantowych, czy technologii przechowywania informacji (dyski półprzewodnikowe z komórkami pamięci o wielkościach rzędu pojedynczych atomów etc.)

Nieco technicznych informacji na temat nowej metody (w języku angielskim) można znaleźć tutaj.