Forskerpar finder en måde at måle elektrisk ledningsevne på steder på individuelle atomer

(Phys.org) – Et par forskere fra University of Tokyo har fundet en måde at forbedre scanning tunneling microscope (STM) teknologi, hvor det nu er muligt at måle elektrisk ledningsevne på individuelle steder på og mellem individuelle atomer. I deres papir udgivet i Fysiske anmeldelsesbreve , Howon Kim og Yukio Hasegawa beskriver de ændringer, de foretog, og hvad de fandt ved hjælp af den nyligt forbedrede enhed.

En STM er i stand til at gengive billeder af materialer i atomskala ved at bruge en nål med en spids så skarp, at den faktisk kun er et atom i størrelse. For at lave billeder måler den elektroner, der hopper fra spidsen til et materiale, der undersøges. Mindre kendt er evnen til at bruge et STM-tip til at røre ved materialer under undersøgelse, at flytte atomer eller måle konduktans af et materiale i atomær skala - på grund af den binding, der opstår mellem spidsen og atomer på overfladen af ​​et andet materiale. Men røreteknikken er løbet ind i nogle problemer, det kan forårsage utilsigtet bevægelse af atomer eller efterlade materialebits i nanostørrelse, som begge kan forurene en prøve. I denne nye indsats, forskningsduoen fandt en måde at stabilisere spidsen på, så ingen af ​​problemerne opstår.

Deres tilgang var at bruge bly, både som et tip til STM og som det materiale, der undersøges. De fandt også en måde at reducere elektronisk støj og mekaniske vibrationer - den kombination gjorde det muligt for dem at måle konduktansen af ​​forskellige områder på et enkelt atom - en første gang. Det gjorde det også muligt at måle konduktans ekstraordinært tæt på atomer og i rummene, eller huller, der skabes, når to atomer rører hinanden.

Ved at bruge deres nye og forbedrede STM, forskerne fandt en højere kapacitans på toppen af ​​et atom end mellem dem, når man studerer på meget tæt afstand. Da de tillod spidsen at røre overfladen, tingene ændrede sig dog ledningsevnen viste sig at være større i hullerne, men det varierede efter konfiguration. For eksempel, det var større, når man målte et hul, hvor tre atomer mødtes, end da der kun var to. De mener, at forskellene er relateret til den kemiske binding, der opstår.

De to forskere planlægger derefter at bruge deres modificerede STM til at undersøge Cooper-par i bly, der er blevet afkølet nok til at få det til at blive en superleder.

© 2015 Phys.org