پژوهشگرانی از IBM یک تکنیک خارق العاده ابداع کرده‌اند که می‌تواند مدت زمان نگهداری اطلاعات در یک اتم را اندازه بگیرد و به دانشمندان اجازه ضبط، مطالعه، و – به تصویر کشاندن – فرایندهای بسیار سریع در داخل این اتم‌ها را بدهد.
تصویربرداری پرسرعت از اتم‌های منفرد
پژوهشگرانی از IBM یک تکنیک خارق العاده
ابداع کرده‌اند که می‌تواند مدت زمان نگهداری اطلاعات در یک اتم را اندازه
بگیرد و به دانشمندان اجازه ضبط، مطالعه، و “به تصویر کشاندن” فرایندهای
بسیار سریع در داخل این اتم‌ها را بدهد.
این پژوهشگران در حال استفاده از میکروسکوپ تونل‌زنی پیمایشگر به عنوان یک
دوربین پرسرعت برای ضبط رفتار اتم‌های منفرد با سرعتی که تقریباً یک میلیون
برابر بیشتر از روش‌های قبلی است، می‌باشند.
از آنجایی که اسپین مغناطیسی یک اتم آنقدر سریع تغییر می‌کند که قابل
اندازه‌گیری مستقیم با روش‌های قبلی میکروسکوپ تونل‌زنی پیمایشگر نمی‌باشد،
رفتار وابسته به زمان به صورت استروبوسکوپی ضبط می‌شود؛ یعنی مشابه تکنیک‌هایی
که برای اولین بار تصاویر متحرک ایجاد کردند و یا مشابه با عکاسی “گذر
زمانی” امروزی.
با استفاده از تکنیک اندازه گیری “ارسال-
کاوش”، یک پالس ولتاژ سریع (پالس ارسال) اتم‌ها را تحریک می‌کند و سپس پالس
ولتاژ ضعیف‌تر بعدی (پالس کاوش) جهتگیری مغناطیسی اتم را در زمان معینی بعد
از تحریک اندازه‌گیری می‌کند. در اصل، تأخیر زمانی بین ارسال و کاوش چارچوب
زمانی هر اندازه‌گیری را تنظیم می‌کند. سپس این تأخیر پله- به- پله تغییر
می‌کند و حرکات مغناطیسی متوسط در نموهای زمانی کوتاه ضبط می‌شوند.
در این آزمایش، اتم‌های آهن با ضخامت یک اتم بر روی یک لایه عایق که روی یک
بلور مسی قرار دارد، رسوب داده می‌شوند. این سطح بگونه‌ای انتخاب شده است
که، در عین حفظ مغناطیس اتم، می‌تواند اجازه روبش الکتریکی اتم را بدهد.
سپس ساختارهای بدست آمده در حضور میدان‌های مغناطیسی مختلف اندازه‌گیری
شدند، تا نشان داده شود که سرعت تغییر جهت مغناطیسی به صورت حساسی به میدان
مغناطیسی اعمال شده بستگی دارد. این موضوع نشان داد که اتم‌ها به وسیله
تونل‌زنی کوانتومی ممان مغناطیسی اتمی از حالت تحریک خارج می‌شوند (فرآیند
فریبنده‌ای که مغناطیس اتمی بدون اینکه بخواهد از جهتگیری‌های میانی عبور
کند، جهت خود را وارن کند). این فناوری می‌تواند به دانشمندان اجازه دهد تا
طول عمر مغناطیسی اتم‌ها را بلندتر (برای حفظ حالت مغناطیسی آنها) یا
کوتاهتر (برای سوئیچ به حالت مغناطیسی جدید) کنند که برای خلق افزاره‌های
اسپینترونیکی آینده ضروری است.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Science منتشر شده است.
