謎を解く: 顕微鏡加速技術
近代の機器開発の歴史の中で、人類の科学技術の進歩とともに顕微鏡技術は急速に発展してきました。 新しい微細技術の発明により、科学研究や材料開発も前例のない小さな世界に押し上げられています。 原子間力顕微鏡は、ポリマー材料、光電子材料、ナノ材料、生物材料などの研究分野に応用できます。さらに、そのプローブは表面の原子や分子を操作するツールとしても使用でき、より広範な科学研究と想像力を提供します。
報道によると、コーネル大学の物理学者であるキース・スウェーバー氏は、ナノエレクトロニクスの測定方法を利用して、表面上の個々の原子の画像を少なくとも既存の顕微鏡より高速に撮影できる走査型トンネル顕微鏡を作成した。 100 倍速くなります。 走査トンネル顕微鏡は、障害物を通過する量子トンネルまたは電子トンネルの能力を利用して、針型検出器と導電性表面の間の距離を測定できます。
追加の高周波波源を追加し、単純なネットワークを介して走査型トンネル顕微鏡に波を送信することにより、研究者らは、波源に向かって反射する波の特性を利用して、トンネル接合の抵抗を検出できることを発見しました。 反射率計技術と呼ばれるこの技術は、標準ケーブルを高周波のチャネルとして使用するため、ケーブルの容量制限によって速度が低下することはありません。 そして、サンプル全体に微小な電圧が印加され、検出器がサンプル表面からわずか数オングストローム上に移動します。
理想的な走査型トンネル顕微鏡は、電子がトンネル内を維持できる限り速く、1 ギガヘルツの速度、または 1 秒あたり 10 億サイクルの帯域幅でデータを収集できることに注意してください。 しかし、一般的な走査型トンネル顕微鏡は、読み出し回路のケーブル容量やエネルギー貯蔵によって制限され、その速度が非常に遅くなり、1 キロヘルツ程度かそれ以下になります。
専門家がこの技術には原子スケールの温度計の製造にも応用できる可能性があると示唆していることは注目に値します。 10年後には、多数の高周波走査型トンネル顕微鏡が存在し、人々はそれらを使ってさまざまな素晴らしい実験を行うことができるようになるだろうと強く信じられています。 原子間力顕微鏡の発明により、科学界に前例のない分析能力が与えられ、材料表面の原子や分子を検出して操作することはもはや夢ではなくなりました。
