Просмотр эскизов микроскопии туннелирования изящные пейзажи атомного уровня материальных поверхностей, но показывает мало информации об идентичности тех атомов. Теперь, два исследователя нашли способ щипнуть небольшие группы атомов от поверхности и сказать, каковы они. Метод должен заинтересовать промышленность полупроводника, часто хотящую идентифицировать загрязнения, которые могут препятствовать производительности устройств.
Исследование растрового туннельного микроскопа имеет наконечник, обостренный только к нескольким атомам, который колеблется несколько ангстремов выше поверхности, чтобы быть изображенным. Квитанция электронов или «тоннель» через промежуток, и как исследование скользят через поверхность, изменяющийся поток показывает горные хребты и долины отдельных атомов. Иногда определенный атом может быть идентифицирован от контекста, но обычно это – неизвестная страна. «Всегда существуют эти таинственные капли, которые Вы не можете интерпретировать», говорит Джон Спенс, физик в Университете штата Аризона в Темпе.
Таким образом, Кладовая и коллега Уве Вайершталль проектировали способ идентифицировать анонимные атомы. Их стратегия состояла в том, чтобы применить 5-вольтовый пульс к наконечнику для натяжения подозрительных атомов от поверхности. Они тогда переместили образец в одну сторону и применили намного более сильный пульс – 10 киловольт – который имеет противоположный эффект, бросая атомы в датчик на расстоянии в 20 сантиметров.
Время полета с наконечника на датчик показывает отношение нагрузки атома к ее массе, и с небольшим анализом, идентичностью атомов. (Тяжелый атом перемещается более медленно, чем легкий, как делает один с маленькой нагрузкой, получающей меньший удар от электрического импульса.)Исследователи проверили свой метод на кремниевой поверхности, усеянной островами германия. Они выборочно захватили острова с 20 атомами и нашли, что большинство времен добегания действительно соответствовало германию.
Но это не всегда работало. Некоторые атомы, которые они проверили, отказались оставаться на наконечнике.
Кладовая ожидает, что путем охлаждения наконечника с жидким азотом, они должны быть в состоянии уменьшить тепловые помехи достаточно, чтобы заставить более мобильные придерживаться.Майк Миллер, эксперт по микроскопии в Окриджской национальной лаборатории в Теннесси впечатлен методом. «В настоящее время это – единственный способ идентифицировать атомы на поверхности», говорит он.
Миллер предсказывает, что устройство штата Аризона могло пойти коммерческое через 5 – 10 лет.