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Мы описываем наш план по созданию устройства для других людей, чтобы они могли его скопировать. Они могут модифицировать имеющиеся у них инструменты; им больше не нужно покупать новое оборудование.
Джозеф Строссио, исследователь NIST
Fazendo medições simultaneamente em escalas denanômetros a milímetros, os pesquisadores podem usar o dispositivo para se concentrar na origem atômica de algumas das propriedades incomuns dos materiais. Eles podem ser inestimáveis para os computadores e dispositivos de comunicação da próxima geração.
Propriedades nas quais os cientistas estão interessados incluemo fluxo de corrente elétrica sem resistência, bem como os saltos quânticos de resistência elétrica, que podem servir como novos interruptores elétricos. Além disso, os pesquisadores estão interessados em novos métodos para projetar bits quânticos - eles podem levar à criação de computadores quânticos de estado sólido.
Para materiais quânticos, que geralmente consistem emde uma ou mais camadas atomicamente finas, fortes efeitos quânticos entre grupos de elétrons persistem em longas distâncias. Esses efeitos levam a propriedades que podem ser usadas para novas tecnologias.
Para estudar mais precisamente as propriedades do quantummateriais, os cientistas combinaram três instrumentos de medição precisos em um dispositivo. Dois dispositivos, o microscópio de força atômica (AFM) e o microscópio de tunelamento de varredura (STM), examinam as propriedades microscópicas dos sólidos. Ao mesmo tempo, o terceiro instrumento registra as propriedades macroscópicas de transferência magnética - o fluxo de corrente na presença de um campo magnético.
Para criar o dispositivo, os cientistas desenvolveram um AFM eum dispositivo de medição magnética que seria mais compacto e teria menos peças móveis do que as versões anteriores. Eles então integraram as ferramentas com o STM existente.
Acima: fotografia da amostra dentro do módulo da sonda de varredura mostrando oito contatos elétricos com a placa contendo a amostra a ser examinada. No centro você pode ver a ponta da sonda e seu reflexo na amostra. Abaixo: Imagem da força atômica de uma amostra de alumínio mostrando a disposição dos átomos. A curva vermelha mostra que o filme de alumínio é supercondutor na presença de uma corrente elétrica de voltagem zero. Crédito: NIS
И STM, и AFM используют остроконечный наконечник, чтобы исследовать атомную структуру поверхностей.
O conjunto é instalado dentro de um criostato, um dispositivoque resfria o sistema a um centésimo de grau acima do zero absoluto. Nessa temperatura, o jitter quântico aleatório das partículas atômicas é minimizado e os efeitos quânticos em grande escala se tornam mais pronunciados e mais fáceis de medir. O dispositivo três em um, que é protegido de ruídos elétricos externos, também é 5 a 10 vezes mais sensível do que qualquer conjunto anterior de dispositivos semelhantes.
Embora três dispositivos completamente independentes - STM, AFMe a instalação de transporte magnético - realizam as mesmas medições, seus movimentos podem atrapalhar a amostragem e reduzir a precisão da análise. Acessórios individuais também podem dificultar a reprodução de condições exatas. Por exemplo, como a temperatura e o ângulo de rotação entre cada camada ultrafina de material quântico em que as medições anteriores foram feitas.
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