I dispositivi, dagli smartphone ai multicooker, che svolgono più funzioni sono spesso più convenienti e
Descriviamo il nostro piano per crearedispositivo affinché altre persone possano copiarlo. Possono modificare gli strumenti di cui dispongono; non hanno più bisogno di acquistare nuove attrezzature.
Joseph Strassio, ricercatore del NIST
Effettuare contemporaneamente misurazioni su una scala dananometri in millimetri, i ricercatori grazie al dispositivo possono concentrarsi sull'origine atomica di alcune proprietà insolite dei materiali. Possono essere preziosi per i computer e i dispositivi di comunicazione di prossima generazione.
Le proprietà a cui gli scienziati sono interessati includonoil flusso di corrente elettrica senza resistenza, nonché i salti quantici di resistenza elettrica, che possono fungere da nuovi interruttori elettrici. Inoltre, i ricercatori sono interessati a nuovi metodi per la progettazione di bit quantici, che potrebbero portare alla creazione di computer quantici a stato solido.
Per materiali quantistici, che di solito consistono inda uno o più strati atomicamente sottili, persistono forti effetti quantistici tra gruppi di elettroni su lunghe distanze. Questi effetti portano a proprietà che possono essere utilizzate per le nuove tecnologie.
Studiare più precisamente le proprietà del quantummateriali, gli scienziati hanno combinato tre strumenti di misura precisi in un unico dispositivo. Due dispositivi - il microscopio a forza atomica (AFM) e il microscopio a scansione a tunnel (STM) - esaminano le proprietà microscopiche dei solidi. Allo stesso tempo, il terzo strumento registra le proprietà macroscopiche del trasferimento magnetico: il flusso di corrente in presenza di un campo magnetico.
Per creare il dispositivo, gli scienziati hanno sviluppato un AFM eun misuratore magnetico che sarebbe più compatto e con meno parti in movimento rispetto alle versioni precedenti. Hanno quindi integrato gli strumenti con l'STM esistente.
Su:fotografia del campione all'interno del modulo sonda di scansione che mostra otto contatti elettrici con la piastra contenente il campione da esaminare. Al centro è possibile vedere la punta della sonda e il suo riflesso nel campione. In basso: immagine della forza atomica di un campione di alluminio che mostra la disposizione degli atomi. La curva rossa mostra che il film di alluminio è superconduttore in presenza di una corrente elettrica a tensione zero. Credito: NIS
Sia STM che AFM utilizzano una punta appuntita per sondare la struttura atomica delle superfici.
L'insieme è installato all'interno di un criostato, un dispositivoche raffredda il sistema a un centesimo di grado sopra lo zero assoluto. A questa temperatura, il jitter quantistico casuale delle particelle atomiche è ridotto al minimo e gli effetti quantistici su larga scala diventano più pronunciati e più facili da misurare. Il dispositivo tre in uno, che è immune al rumore elettrico esterno, è anche 5-10 volte più sensibile di qualsiasi precedente set di dispositivi simili.
Sebbene tre dispositivi completamente indipendenti: STM, AFMe installazione di trasporto magnetico - eseguire le stesse misurazioni, i loro movimenti possono disturbare il campionamento e ridurre l'accuratezza dell'analisi. I singoli dispositivi possono anche rendere difficile replicare le condizioni esatte. Ad esempio, come la temperatura e l'angolo di rotazione tra ogni strato ultrasottile di materiale quantistico in cui sono state effettuate le misurazioni precedenti.
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