Исследовательское подразделение корпорации IBM разработало новую технику, позволяющую видеть, записывать и изучать поведение атомов в реальном времени. В будущем это может позволить создавать электронные чипы наномасштаба, а устройства, созданные на их базе будут компактными, но в то же время производительными.

Запись поведения атомов в реальном времени до сих пор была невозможна, однако новая методика позволяет ученым лучше понимать небольшие структуры, а также лучше понимать процессы в атомарных масштабах, говорит Андреас Хайнрих, исследователь подразделения IBM Research.

По его словам, новое открытие позволит ученым лучше понимать, как долго атомы могут сохранять информацию, а это позволит уточнить свойства будущих наночипов для обработки информации. Хайнрих говорит, что все процессы в мире атомов длятся считанные наносекунды и если понять поведение атомов за это время, то можно создавать значительно более эффективные устройства для хранения и обработки данных, а также в разы более эффективные солнечные панели для генерации электроэнергии.

С точки зрения солнечной энергии, новое открытие позволяет в реальном времени наблюдать превращение протонов в отрицательно заряженные электроны. Также исследователи надеются понять магнитную активность атомов, что позволит создавать значительно более эффективные устройств хранения. "Пока вы не можете видеть, как в реальности происходят некоторые вещи, вам довольно сложно создавать устройства, работающие за счет этих вещей", – говорит ученый.

В прошлом исследователи могли измерять различные состояния атомов по косвенным признакам, что не позволяло отслеживать динамические изменения в наномасштабе.

В основе новой техники лежат некоторые улучшения в технологию микроскопирования STM (scanning tunneling microscope). STM-микроскопы можно приблизительно сравнить со сверхбыстрыми видеокамерами, которые способны записывать поведение атомов вещества за небольшие промежутки времени и на заданной площади. Телескоп делает несколько последовательных снимков, из которых в дальнейшем делается последовательная видеозапись. Особенно высока эффективность STM-микроскопов в исследовании намагниченных атомов, которые через заданные промежутки времени испускают электрическое напряжение.