(a) Schema di THz-STM a controllo di fase. (b) Burst di corrente ultraveloce indotto da campi vicini a doppio THz controllati in fase e controllati in ritardo. Un campo vicino a THz sinusoidale produce burst di corrente bidirezionale ultraveloce tra un campione e un nanotip. Sintonizzando con precisione la fase di inviluppo portante (CEP) del campo vicino di THz, la direzione e la tempistica del burst di corrente possono essere opportunamente manipolate sulla scala temporale dei femotosecondi. Credito:Università Nazionale di Yokohama
I ricercatori giapponesi hanno compiuto un passo avanti verso un'elettronica più veloce e avanzata sviluppando un modo migliore per misurare e manipolare i materiali conduttivi attraverso la microscopia a scansione a effetto tunnel. Il team ha pubblicato i risultati a luglio in Nano lettere , una rivista dell'American Chemical Society. Scienziati dell'Università di Tokyo, Università Nazionale di Yokohama, e il Laboratorio di Ricerca Centrale di Hamamatsu Photonics hanno contribuito a questo articolo.
La microscopia a scansione a effetto tunnel (STM) prevede il posizionamento di una punta conduttiva vicino alla superficie del materiale conduttivo da acquisire. Una tensione viene applicata attraverso la punta alla superficie, creando una "giunzione a tunnel" tra i due attraverso la quale viaggiano gli elettroni.
La forma e la posizione della punta, la forza di tensione, e la conduttività e la densità della superficie del materiale si uniscono per fornire allo scienziato una migliore comprensione della struttura atomica del materiale ripreso. Con quelle informazioni, lo scienziato dovrebbe essere in grado di modificare le variabili per manipolare il materiale stesso.
manipolazione precisa, però, è stato un problema, fino ad ora.
I ricercatori hanno progettato un ciclo di impulsi terahertz personalizzato che oscilla rapidamente tra i campi vicini e lontani all'interno della corrente elettrica desiderata.
Prof. Jun Takeda (a sinistra) e Katsumasa Yoshioka (a destra) Crediti:Yokohama National University
"La caratterizzazione e il controllo attivo dei campi vicini in una giunzione di tunnel sono essenziali per far progredire la manipolazione elaborata dei processi guidati dal campo luminoso su scala nanometrica, " ha detto Jun Takeda, professore nel dipartimento di fisica della Graduate School of Engineering della Yokohama National University. "Abbiamo dimostrato che i campi vicini desiderabili controllati in fase possono essere prodotti in una giunzione del tunnel tramite la microscopia a effetto tunnel a scansione terahertz con uno sfasatore".
Secondo Takeda, studi precedenti in quest'area presumevano che i campi vicino e lontano fossero gli stessi, spazialmente e temporalmente. Il suo team ha esaminato da vicino i campi e non solo ha identificato che c'era una differenza tra i due, ma si rese conto che l'impulso del laser veloce poteva richiedere il necessario sfasamento dell'impulso terahertz per commutare la corrente nel campo vicino.
"Il nostro lavoro è molto promettente per il progresso della fisica dei campi forti nei sistemi a stato solido su nanoscala, come i materiali a cambiamento di fase utilizzati per i supporti di memorizzazione ottici in DVD e Blu-ray, così come l'elettronica e le microscopie ultraveloci di nuova generazione, " ha detto Takeda.
