Onderzoekers uit Japan hebben een stap gezet in de richting van snellere en meer geavanceerde elektronica door een betere manier te ontwikkelen om geleidende materialen te meten en te manipuleren door middel van scanning tunneling microscopie. Het team publiceerde hun resultaten in juli in Nano-letters , een tijdschrift van de American Chemical Society. Wetenschappers van de Universiteit van Tokio, Yokohama Nationale Universiteit, en het Centraal Onderzoekslaboratorium van Hamamatsu Photonics hebben bijgedragen aan dit artikel.

Scanning tunneling microscopie (STM) omvat het plaatsen van een geleidende tip dicht bij het oppervlak van het geleidende materiaal dat moet worden afgebeeld. Via de punt wordt een spanning op het oppervlak aangebracht, het creëren van een "tunnelovergang" tussen de twee waardoor elektronen reizen.

De vorm en positie van de punt, de spanningssterkte, en de geleidbaarheid en dichtheid van het materiaaloppervlak komen allemaal samen om de wetenschapper een beter begrip te geven van de atomaire structuur van het materiaal dat wordt afgebeeld. Met die informatie, de wetenschapper moet de variabelen kunnen veranderen om het materiaal zelf te manipuleren.

Nauwkeurige manipulatie, echter, is een probleem geweest - tot nu toe.

De onderzoekers ontwierpen een aangepaste terahertz-pulscyclus die snel oscilleert tussen nabije en verre velden binnen de gewenste elektrische stroom.

"De karakterisering en actieve controle van nabije velden in een tunnelknooppunt zijn essentieel voor het bevorderen van uitgebreide manipulatie van lichtveldgestuurde processen op nanoschaal, " zei Jun Takeda, een professor in de afdeling natuurkunde van de Graduate School of Engineering aan de Yokohama National University. "We hebben aangetoond dat gewenste fasegestuurde nabije velden kunnen worden geproduceerd in een tunnelovergang via terahertz scanning tunneling microscopie met een faseverschuiver."

Volgens Takeda, eerdere studies op dit gebied gingen ervan uit dat de nabije en verre velden hetzelfde waren - ruimtelijk en tijdelijk. Zijn team onderzocht de velden nauwkeurig en stelde niet alleen vast dat er een verschil was tussen de twee, maar realiseerde zich dat de puls van een snelle laser de benodigde faseverschuiving van de terahertz-puls zou kunnen veroorzaken om de stroom naar het nabije veld te schakelen.

"Ons werk houdt een enorme belofte in voor het bevorderen van sterke-veldfysica in solid-state systemen op nanoschaal, zoals de faseovergangsmaterialen die worden gebruikt voor optische opslagmedia in dvd's en Blu-ray, evenals ultrasnelle elektronica en microscopie van de volgende generatie, ' zei Takeda.