28 september 2010
Onderzoekers bij IBM hebben een nieuwe meetmethode ontwikkeld die het mogelijk maakt om het gedrag van atomen op zeer hoge snelheid te bestuderen. Zo kan worden vastgesteld hoe lang een atoom informatie kan vasthouden. Waar IBM nu in geslaagd is, zo staat te lezen in het vooraanstaande vakblad Science, is om de (magnetische) fenomenen en processen die plaatsvinden binnen atomen tot 100.000 keer sneller te visualiseren dan voorheen. Daardoor kan bijvoorbeeld gemeten worden hoe lang informatie in een atoom kan blijven. Bij de nieuwe techniek wordt een scanning tunneling microscope ingezet. Een atoom wordt allereerst via een sterke elektrische impuls gestimuleerd. Met behulp van een tweede, zwakkere impuls kunnen vervolgens de magnetische eigenschappen van een atoom worden gemeten. Door dit proces in zeer hoog tempo uit te voeren – een meetframe is slechts een nanoseconde lang – kan volgens de onderzoekers het gedrag van atomen realtime worden opgeslagen, bekeken en geanalyseerd. Zo wordt het onder andere mogelijk om vast te stellen hoe lang een atoom informatie, in de vorm van bits, kan bewaren.
IBM stelt dat zijn meettechniek tot honderdduizend maal sneller is dan conventionele meetmethoden. De techniek zou op een breed aantal onderzoeksterreinen gebruikt kunnen worden: niet alleen is de meetmethode nuttig in de ontwikkeling van nieuwe micro-elektronica, de onderzoekers stellen dat de techniek ook gebruikt kan worden bij het onderzoek naar verbetering van fotovoltaïsche cellen, magnetische opslag en kwantumcomputers. Voor een video over deze ontwikkeling klik hier. Andreas Heinrich, een natuurkundige in het IBM Almaden onderzoekscentrum, zegt er van: ‘To put this in perspective, one nanosecond to one second is the equivalent of one second to 30 years’. ‘This technique developed by the IBM Research team is a very important new capability for characterizing small structures and understanding what is happening at fast time scales’, zo zegt Michael Crommie, natuurkundige van de University of California, Berkeley. Sebastian Loth van IBM Research, co auteur van de Science-paper waarin de techniek werd gepresenteerd, is ‘very interested in the advances in storage technology made possible by the STM probe. This breakthrough allows us — for the first time — to understand how long information can be stored in an individual atom. With this new knowledge in hand, storage-device designers could engineer the magnetic lifetime of the atoms to make them longer (to retain their magnetic state) or shorter (to switch to a new magnetic state) as needed to create future spintronic devices in which a single atom could hold a single bit’. Voor de leken onder ons is het verstandig het persbericht van IBM te lezen. De echte doorzetters kunnen een kopie van het Science artikel: ‘Measurement of Fast Electron Spin Relaxation Times with Atomic Resolution’, hier kopen.
