Por primera vez, los científicos han capturado imágenes de la dinámica de electrones de terahercios de una superficie de semiconductores en la escala atómica. El exitoso experimento indica un futuro brillante para el nuevo subcampo de crecimiento rápido llamado microscopía de túnel de exploración de terahercios THz-STM, pionero de la Universidad de Alberta en Canadá. THz-STM permite a los investigadores obtener imágenes del comportamiento de los electrones en escalas de tiempo extremadamente rápidas y explorar cómo ese comportamiento cambia entre diferentes átomos.
"Podemos esencialmente acercarnos para observar procesos muy rápidos con precisión atómica y sobre escalas de tiempo súper rápidas", dice Vedran Jelic, estudiante de doctorado en la Universidad de Alberta y autor principal del nuevo estudio. "THz-STM nos proporcionauna nueva ventana al nanomundo, que nos permite explorar procesos ultrarrápidos a escala atómica. Estamos hablando de un picosegundo, o una millonésima millonésima de segundo. Es algo que nunca antes se había hecho ".
Jelic y sus colaboradores usaron su microscopio de túnel de exploración STM para capturar imágenes de átomos de silicio mediante el escaneo de una punta muy afilada a través de la superficie y registrando la altura de la punta mientras sigue las ondulaciones atómicas de la superficie. Mientras que el STM original puedemide y manipula átomos individuales, por lo que sus creadores obtuvieron un Premio Nobel en 1986, lo hace utilizando dispositivos electrónicos con cable y, en última instancia, tiene una velocidad limitada y, por lo tanto, una resolución temporal.
Los láseres modernos producen pulsos de luz muy cortos que pueden medir una amplia gama de procesos ultrarrápidos, pero generalmente en escalas de longitud limitadas por la longitud de onda de la luz en cientos de nanómetros. Se ha realizado un gran esfuerzo para superar los desafíos de combinar ultra-láser rápido con microscopía ultra pequeña. Los científicos de la Universidad de Alberta abordaron estos desafíos trabajando en un rango de frecuencia de terahercios único del espectro electromagnético que permite la implementación inalámbrica. Normalmente, el STM necesita un voltaje aplicado para funcionar, pero Jelic y sus colaboradoresson capaces de manejar su microscopio usando pulsos de luz. Estos pulsos ocurren en escalas de tiempo realmente rápidas, lo que significa que el microscopio puede ver eventos realmente rápidos.
Al incorporar el THz-STM en una cámara de vacío ultraalta, libre de cualquier contaminación externa o vibración, pueden posicionar con precisión su punta y mantener una superficie perfectamente limpia mientras visualizan dinámicas ultrarrápidas de átomos en las superficies. Su siguiente paso escolaborar con otros científicos de materiales e imaginar una variedad de nuevas superficies en la nanoescala que algún día puedan revolucionar la velocidad y la eficiencia de la tecnología actual, que van desde las células solares hasta el procesamiento por computadora.
"La microscopía de túnel de barrido Terahertz está abriendo la puerta a un régimen inexplorado en física", concluye Jelic, que estudia en el Laboratorio de nanotools ultrarrápidos con el profesor de la Universidad de Alberta, Frank Hegmann, experto mundial en ciencia y nanofísica ultrarrápida de terahercios.
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Materiales proporcionados por Universidad de Alberta . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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