Pelacakan Atom Secara Real-Time Dapat Menghasilkan Jenis Baru Bahan dan Perangkat Teknologi Kuantum

Para peneliti menggunakan teknik mirip MRI untuk melacak pergerakan atom individu secara real time saat mereka berkumpul untuk membentuk bahan dua dimensi, yang merupakan lapisan atom tunggal dengan ketebalan.

Hasilnya, dilaporkan di jurnal Surat Review Fisik, dapat digunakan untuk mendesain jenis material baru dan perangkat teknologi kuantum. Para peneliti, dari University of Cambridge, menangkap pergerakan atom dengan kecepatan delapan kali lipat terlalu cepat untuk mikroskop konvensional.

Bahan dua dimensi, cume graphene, memiliki potensi untuk meningkatkan kinerja perangkat lama dan baru, karena sifat uniknya, seperti konduktivitas dan kekuatan yang luar biasa. Bahan dua dimensi memiliki berbagai aplikasi potensial, mulai dari sensitivitas biologis dan penghantaran obat hingga kuantum dan komputasi kuantum. Namun, agar bahan dua dimensi mencapai potensi penuhnya, sifatnya harus diakhiri dengan proses pertumbuhan yang terkontrol.

“Teknik ini bukanlah hal baru, tetapi belum pernah digunakan seperti itu, untuk mengukur pertumbuhan material dua dimensi.” – Nadav Avidor

Bahan-bahan ini biasanya terbentuk saat atom “melompat” ke substrat pendukung sampai mereka menempel ke cluster yang sedang tumbuh. Mampu memantau proses ini memberi para ilmuwan kendali yang lebih besar atas bahan jadi. Namun, untuk sebagian besar material, proses ini terjadi begitu cepat dan pada suhu tinggi sehingga hanya dapat dilacak menggunakan snapshot dari permukaan yang membeku, menangkap satu momen, bukan keseluruhan proses.

Sekarang, para peneliti di University of Cambridge telah mengikuti seluruh proses secara real time, pada suhu yang sebanding dengan yang digunakan di industri.

Para peneliti menggunakan teknik yang disebut “helio spin-echo,” yang dikembangkan di Cambridge selama 15 tahun terakhir. Teknik ini memiliki kemiripan dengan magnetic resonance imaging (MRI), tetapi menggunakan berkas atom helium untuk “menerangi” permukaan target, mirip dengan sumber cahaya pada mikroskop sehari-hari.

“Dengan menggunakan teknik ini, kami dapat melakukan eksperimen yang mirip dengan pencitraan resonansi magnetik dalam penerbangan saat atom-atom berhamburan,” kata Dr. Nadav Avidor dari Laboratorium Cavendish di Cambridge, penulis utama makalah tersebut. “Jika Anda memikirkan sumber cahaya yang memancarkan foton pada sampel, saat foton kembali ke mata, Anda dapat melihat apa yang terjadi dalam sampel.”

Alih-alih foton, Avidor dan rekan-rekannya menggunakan atom helium untuk mengamati apa yang terjadi di permukaan sampel. Interaksi helium dengan atom di permukaan memungkinkan untuk menyimpulkan pergerakan spesies permukaan.

Menggunakan sampel uji atom oksigen yang bergerak di permukaan logam rutenium, para peneliti mencatat pecahnya spontan dan pembentukan kelompok oksigen, hanya dalam ukuran beberapa atom, dan atom menghilang dengan cepat antar cluster.

“Teknik ini bukanlah hal baru, tetapi belum pernah digunakan dengan cara ini, untuk mengukur pertumbuhan material dua dimensi,” kata Avidor. “Jika kita melihat kembali sejarah spektroskopi, probe berbasis cahaya telah merevolusi cara kita memandang dunia, dan langkah selanjutnya – probe berbasis elektron – telah memungkinkan kita untuk melihat lebih banyak lagi.

“Namun, mari kita melangkah lebih jauh dari itu atomprobe berbasis, yang memungkinkan kita untuk mengamati lebih banyak fenomena pada skala atom. Selain kegunaannya dalam desain dan pembuatan bahan dan perangkat masa depan, saya senang mengetahui apa lagi yang bisa kami lihat. “

Referensi: “Difusi Sangat Cepat pada Awal Pertumbuhan: O / Ru (0001)” oleh Jack Kelsall, Peter SM Townsend, John Ellis, Andrew P. Jardine dan Nadav Avidor, 12 April 2021, Surat Review Fisik.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.155901

Penelitian ini dilakukan di Cambridge Atom Scattering Center dan didukung oleh Research Council of Engineering and Physical Sciences (EPSRC).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.