(a) Schéma du THz-STM à contrôle de phase. (b) Rafale de courant ultrarapide induite par des champs proches à double THz à contrôle de phase et à retard. Un champ proche THz sinusoïdal produit une rafale de courant bidirectionnelle ultrarapide entre un échantillon et une nanopointe. En réglant avec précision la phase d'enveloppe de porteuse (CEP) du champ proche THz, la direction et la synchronisation de la salve actuelle peuvent être manipulées de manière souhaitable sur l'échelle de temps femotoseconde. Crédit :Université nationale de Yokohama
Des chercheurs japonais ont fait un pas vers une électronique plus rapide et plus avancée en développant un meilleur moyen de mesurer et de manipuler des matériaux conducteurs grâce à la microscopie à effet tunnel. L'équipe a publié ses résultats en juillet dans Lettres nano , un journal de l'American Chemical Society. Des scientifiques de l'Université de Tokyo, Université nationale de Yokohama, et le Laboratoire central de recherche de Hamamatsu Photonics ont contribué à cet article.
La microscopie à effet tunnel (STM) consiste à placer une pointe conductrice près de la surface du matériau conducteur à imager. Une tension est appliquée à travers la pointe à la surface, créant une "jonction tunnel" entre les deux à travers laquelle les électrons voyagent.
La forme et la position de la pointe, la force de tension, et la conductivité et la densité de la surface du matériau se conjuguent pour fournir au scientifique une meilleure compréhension de la structure atomique du matériau à imager. Avec ces informations, le scientifique doit être capable de modifier les variables pour manipuler le matériau lui-même.
Manipulation précise, cependant, a été un problème—jusqu'à maintenant.
Les chercheurs ont conçu un cycle d'impulsions térahertz personnalisé qui oscille rapidement entre les champs proches et lointains dans le courant électrique souhaité.
Prof. Jun Takeda (à gauche) et Katsumasa Yoshioka (à droite) Crédit :Université nationale de Yokohama
"La caractérisation et le contrôle actif des champs proches dans une jonction tunnel sont essentiels pour faire avancer la manipulation élaborée des processus induits par le champ lumineux à l'échelle nanométrique, " a déclaré Jun Takeda, professeur au département de physique de la Graduate School of Engineering de l'Université nationale de Yokohama. "Nous avons démontré que des champs proches à contrôle de phase souhaitables peuvent être produits dans une jonction tunnel via une microscopie à effet tunnel térahertz avec un déphaseur."
Selon Takeda, des études antérieures dans ce domaine supposaient que les champs proche et lointain étaient les mêmes, spatialement et temporellement. Son équipe a examiné les champs de près et a non seulement identifié qu'il y avait une différence entre les deux, mais s'est rendu compte que l'impulsion du laser rapide pouvait provoquer le déphasage nécessaire de l'impulsion térahertz pour commuter le courant vers le champ proche.
"Nos travaux sont très prometteurs pour faire progresser la physique des champs forts dans les systèmes à l'état solide à l'échelle nanométrique, tels que les matériaux à changement de phase utilisés pour les supports de stockage optique dans les DVD et Blu-ray, ainsi que l'électronique ultrarapide de nouvelle génération et les microscopies, " a déclaré Takeda.
