Физики написали самые маленькие буквы
Физикам из Стэнфордского университета удалось создать надпись, отдельные детали которой имеют размеры в десятые доли нанометра, сообщает New Scientist. Работа исследователей опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
В основе метода, которым пользовались ученые, лежит так называемая квантовая голография. В обычной голографии для записи изображения используются данные об интерференции двух световых потоков: отраженного и опорного. Облучение голограммы потоком, близким по характеристикам к опорному, позволяет восстановить изображение исходного объекта. Отличие квантовой голографии заключается в том, что вместо интерференции световых волн используется интерференция электронов, которые, как известно, обладают свойствами волн.
В рамках исследования ученые разместили молекулы угарного газа CO на медной подложке. Они были расположены в виде концентрических образований, оставляющих в центральной части свободное пространство. При помощи сканирующего тоннельного микроскопа ученые считывали интерференционную картину, создаваемую молекулами угарного газа в электронном потоке на поверхности, и воссоздавали получившуюся картину.
При помощи специальной программы исследователи рассчитывали новое положение, в которое необходимо передвинуть молекулы CO, чтобы получившаяся картина интерференции представляла собой букву латинского алфавита. Таким образом ученым удалось получить S и U, размеры отдельных деталей которых составили около 0,3 нанометра.
Для простоты понимания принципов работы сами ученые приводят следующую аналогию. Представьте мелкий пруд, по которому постоянно идет водная рябь. Камни, расположенные в этом пруду, будут вызывать волны, взаимодействие которых между собой можно рассчитать. Проведя эти (довольно сложные) расчеты, теоретически можно вычислить расположение камней, которое будет давать так называемые стоячие волны в виде некоторой буквы.
В рамках работы исследователям удалось пойти еще дальше. Им удалось разместить молекулы угарного газа так, чтобы при считывании микроскопом на различных уровнях энергии тоннелирования возникали разные буквы. Продолжая аналогию с оптической голографией, это равносильно созданию такого изображения, что при освещении его светом одного цвета получается одна картинка, а светом другого - другая.
По подсчетам исследователей, им удалось добиться плотности записи около 20 бит информации на один квадратный нанометр. Однако они отмечают, что их технология записи и считывания пока очень далека от практического применения, хотя бы потому, что требует для своих нужд сканирующий тоннельный микроскоп.
|
