Por primera vez, Los científicos han capturado imágenes de la dinámica electrónica de terahercios de una superficie semiconductora a escala atómica. El exitoso experimento indica un futuro brillante para el nuevo subcampo de rápido crecimiento llamado microscopía de túnel de barrido de terahercios (THz-STM), iniciado por la Universidad de Alberta en Canadá. THz-STM permite a los investigadores obtener imágenes del comportamiento de los electrones en escalas de tiempo extremadamente rápidas y explorar cómo cambia ese comportamiento entre diferentes átomos.

"Básicamente, podemos acercarnos para observar procesos muy rápidos con precisión atómica y en escalas de tiempo súper rápidas, "dice Vedran Jelic, Estudiante de doctorado en la Universidad de Alberta y autor principal del nuevo estudio. "THz-STM nos brinda una nueva ventana al nanomundo, permitiéndonos explorar procesos ultrarrápidos a escala atómica. Estamos hablando de un picosegundo o una millonésima millonésima de segundo. Es algo que nunca se ha hecho antes ".

Jelic y sus colaboradores utilizaron su microscopio de túnel de barrido (STM) para capturar imágenes de átomos de silicio mediante el barrido rasterizado de una punta muy afilada a través de la superficie y registrando la altura de la punta a medida que sigue las ondulaciones atómicas de la superficie. Si bien el STM original puede medir y manipular átomos individuales, por lo que sus creadores ganaron un Premio Nobel en 1986, lo hace utilizando electrónica cableada y, en última instancia, tiene una velocidad y, por lo tanto, una resolución temporal limitada.

Los láseres modernos producen pulsos de luz muy cortos que pueden medir una amplia gama de procesos ultrarrápidos, pero típicamente en escalas de longitud limitadas por la longitud de onda de la luz a cientos de nanómetros. Se ha realizado un gran esfuerzo para superar los desafíos de combinar láseres ultrarrápidos con microscopía ultrapequeña. Los científicos de la Universidad de Alberta abordaron estos desafíos trabajando en un rango de frecuencia de terahercios único del espectro electromagnético que permite la implementación inalámbrica. Normalmente, el STM necesita una tensión aplicada para funcionar, pero Jelic y sus colaboradores pueden manejar su microscopio usando pulsos de luz en su lugar. Estos pulsos ocurren en escalas de tiempo realmente rápidas, lo que significa que el microscopio puede ver eventos realmente rápidos.

Al incorporar el THz-STM en una cámara de vacío ultra alto, libre de cualquier contaminación o vibración externa, son capaces de colocar con precisión su punta y mantener una superficie perfectamente limpia mientras obtienen imágenes de la dinámica ultrarrápida de los átomos en las superficies. Su siguiente paso es colaborar con otros científicos de materiales e crear imágenes de una variedad de nuevas superficies a nanoescala que algún día pueden revolucionar la velocidad y la eficiencia de la tecnología actual. que van desde las células solares hasta el procesamiento informático.

"La microscopía de túnel de barrido de terahercios está abriendo la puerta a un régimen inexplorado en física, "concluye Jelic, que está estudiando en el Laboratorio de Nanotools ultrarrápidos con el profesor Frank Hegmann de la Universidad de Alberta, un experto mundial en ciencia y nanofísica de terahercios ultrarrápidos.

Sus hallazgos, "Control ultrarrápido de terahercios de corrientes de túnel extremas a través de átomos individuales en una superficie de silicio, "apareció en la edición del 20 de febrero de Física de la naturaleza .