(a) Schema delle misure di conduttanza in funzione dello spostamento della punta Δz. (b) Tracce di conduttanza misurate in alto (nero), ponte (verde), hcp (rosso), e siti fcc (blu) su una superficie piana Pb(111), che sono stati ottenuti da ogni 10 punti contrassegnati nell'immagine STM nel riquadro (1,2 × 1,2 nm2, VS=3,8 mV, It=30nA) e media. Il pannello di destra è uno zoom dell'area tratteggiata nel pannello di sinistra. Vengono tracciate anche tutte le 100 tracce (grigie) riprese nell'immagine inserita. I cerchi etichettati "Cr" e "Br" indicano le regioni in cui si verificano il crossover e la ramificazione delle tracce di conduttanza, rispettivamente. Credito:arXiv:1504.05494 [cond-mat.mes-hall]
(Phys.org)—Una coppia di ricercatori dell'Università di Tokyo ha trovato un modo per migliorare la tecnologia del microscopio a effetto tunnel (STM) in cui è ora possibile misurare la conduttanza elettrica in singoli siti su e tra singoli atomi. Nel loro articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica , Howon Kim e Yukio Hasegawa descrivono le modifiche apportate e ciò che hanno trovato utilizzando il dispositivo appena migliorato.
Un STM è in grado di riprodurre immagini di materiali su scala atomica utilizzando un ago con una punta così affilata da essere in realtà solo un atomo. Per creare immagini misura gli elettroni che saltano dalla punta a un materiale in studio. Meno nota è la possibilità di utilizzare una punta STM per toccare i materiali oggetto di studio, per spostare atomi o misurare la conduttanza di un materiale su scala atomica, a causa del legame che si verifica tra la punta e gli atomi sulla superficie di un altro materiale. Ma la tecnica del tocco ha incontrato alcuni problemi, può causare movimenti involontari di atomi o lasciare frammenti di materiale di dimensioni nanometriche, entrambi i quali possono contaminare un campione. In questo nuovo sforzo, il duo di ricerca ha trovato un modo per stabilizzare la punta in modo che nessuno dei due problemi si verificasse.
Il loro approccio è stato quello di utilizzare il piombo, sia come consiglio per l'STM che come materiale in studio. Hanno anche trovato un modo per ridurre il rumore elettronico e le vibrazioni meccaniche, quella combinazione ha permesso loro di misurare la conduttanza di aree diverse su un singolo atomo, per la prima volta. Permetteva inoltre di misurare conduttanze straordinariamente vicine agli atomi e negli spazi, o buchi che si creano quando due atomi si toccano.
Utilizzando il loro nuovo e migliorato STM, i ricercatori hanno trovato una capacità maggiore in cima a un atomo che tra di loro, quando si studia da una distanza molto ravvicinata. Quando hanno permesso alla punta di toccare la superficie, le cose però sono cambiate, la conduttanza è risultata maggiore nei fori, ma variava in base alla configurazione. Per esempio, era maggiore quando si misurava un foro in cui si incontravano tre atomi, di quando ce n'erano solo due. Credono che le differenze siano legate al legame chimico che si verifica.
I due ricercatori hanno in programma di utilizzare il loro STM modificato per indagare su coppie Cooper in piombo che è stato sufficientemente raffreddato da farlo diventare un superconduttore.
© 2015 Phys.org
