日本开发出一种控制扫描隧道显微镜中纳米级操作的新方法

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近日，日本研究人员利用扫描隧道显微镜开发出更好地测量和操控导电材料的方法，使电子设备向更快、更先进的方向迈出了一步。

该团队于7月在美国化学学会期刊Nano Letters上发表了这一研究成果。该研究由东京大学、横滨国立大学和滨松光子学中央研究实验室的研究团队合作完成。

扫描隧道显微镜（STM）利用导电尖端放置在要成像的导电材料表面附近，通过尖端向表面施加电压，在两者之间产生电子跃迁的“隧道结”。

通过尖端的形状和位置，电压强度以及材料表面的电导率和密度，使研究人员能够更好地了解被成像材料的原子结构。然后利用这些信息，研究人员能够通过改变参数来操纵材料。

然而，直到现在，实现精确操纵是一个困难的问题。

为了解决这一问题，研究人员设计了一个定制的太赫兹脉冲周期，在所需的电流范围内，能够在近场和远场之间实现快速振荡。

横滨工程研究生院物理系教授Jun Takeda表示：“隧道结中近场的表征和主动控制对于推进纳米级光场驱动过程的精细操作至关重要。我们证明了可以通过带移相器的太赫兹扫描隧道显微镜在隧道结中产生理想的相控近场。”

根据Takeda的说法，针对该领域之前的研究都假设近场和远场是相同的，无论空间和时间上。该团队通过仔细检查这些场，发现两者之间不仅存在差异，而且意识到快速激光脉冲可以促使太赫兹脉冲所需的相移以将电流切换到近场。

Takeda表示：“该研究在推动纳米级固态系统中的强场物理学方面具有巨大潜力，例如用于DVD和蓝光光学存储介质的相变材料，以及下一代超快电子和显微镜。”

Light switch: Scientists develop method to control nanoscale manipulation in scanning tunneling microscopes