Moderní nanotechnologie dělá to, co příroda vždy uměla: pomocí sofistikovaných postupů tvoří nové materiály s novými vlastnostmi. Jedním z nich jsou polovodičové stavební bloky pro vysokorychlostní elektroniku. Abychom pochopili chování těchto struktur a mohli je ještě více zrychlit, zmenšit a zefektivnit, musíme vědět, jak se elektrony pohybují na délkových škálách pouze několika atomů. Tyto procesy probíhají často extrémně rychle, což podnítilo snahu vyvinout mikroskop, který kombinuje vynikající prostorové rozlišení s nejvyšším možným časovým rozlišením: THz mikroskop z řady neaSCOPE s možností femtosekundového časového rozlišení.
Mikroskop neaSNOM dosahuje vynikajícího prostorového rozlišení zaostřením světla na malý kovový hrot. Díky tomu je záření zesilováno pouze v malém objemu, v oblasti široké pouhých 10 nanometrů ve všech třech směrech.
Špička shromažďuje a omezuje světlo na objem široký pouhých – objem, který je miliardkrát menší než v konvenční optické mikroskopii. Hrot je poté rastrově naskenován přes povrch vzorku a dopadající světlo, které je rozptýleno, závisí na místních vlastnostech vzorku přímo pod hrotem. V této studii je hrot osvětlen infračervenými záblesky světla trvajícími pouze několik femtosekund. Femtosekunda je neuvěřitelně krátké časové trvání miliardtiny části miliontiny sekundy. K detekci rozptýleného světla s nejvyšším možným časovým rozlišením využívá mikroskop neaSNOM neuvěřitelně rychlé senzory, které dokážou pozorovat i oscilace infračerveného světla.
Stejně jako ve zpomalených filmech umožňují tyto světelné záblesky pořizovat snímky superrychlého elektronického nano-pohybu. Ve velkolepém demonstračním experimentu se vědcům podařilo zaznamenat 3D film pohybujících se elektronů na povrchu polovodičového nanodrátu, který byl dosud dostupný pouze nepřímou cestou.
Takové nanostruktury, které byly vyrobeny v CNR – Istituto Nanoscienze v Pise, jsou velmi zajímavé pro budoucí vysokorychlostní elektroniku. Kromě odpovědí na technologické otázky v elektronice a fotovoltaice jsou mikroskopy řady neaSCOPE také cenný pro širokou škálu interdisciplinárních aplikací, které sahají od poskytování nových fyzikálních pohledů na exotické materiály až po pochopení biologických procesů v molekulárním měřítku.
O této i dalších aplikacích se můžete dozvědět více zde.
