재발추적 현미경

Recurrence tracking microscope

재발추적현미경(RTM)은 원자파 패킷의 양자재발 현상을 기초로 한 현미경이다.그것은 표면의 나노 구조를 조사하는 데 사용된다.

역사

2006년 파르한 사이프는 표면의 나노구조체를 연구하기 위해 파르한 패킷의 양자재발 현상을 탐사로 사용하면서 이를 RTM(Repeative Tracking Microcom)이라고 명명했다.[1][2]

배경

터널링 현상은 터널링 현미경(STM) 스캐닝의 도움을 받아 표면의 나노구조를 연구하는 탐사로 사용된다.[3][4][5][6][7][8]STM은 원자 수준에서 표면을 볼 수 있는 강력한 장치다.STM은 초고 진공 상태뿐만 아니라 공기와 다양한 다른 매체에서 거의 0에서 수백 켈빈에 이르는 온도에서도 사용될 수 있다.이 아이디어는 나노미터의 분해능을 가진 매우 고해상도 유형의 스캐닝 프로브 현미경인 원자력 현미경([9][10][11][12]AFM)을 만들기 위해 강화되었다.AFM은 나노 크기의 물질을 이미징, 측정 및 조작하는 가장 중요한 도구 중 하나이다.RTM의 적용은 연구 개발 실험실에서 1나노미터 정도의 크기와 치수를 갖는 표면 특징의 시각화 및 측정과 환경을 제어하는 과정을 포함한다.

디자인

RTM은 초저온 원자가 내부에 갇혀 있는 자기광학 트랩(MOT), b) 유전체 필름에서 단색 레이저의 총체적 내부 반사로 얻은 위의 유전체 표면, c) 다른 끝을 표면 위에 두고 유전체 필름에 부착된 칸틸레버로 구성된다.gation

RTM의 실험 설정에는 중력의 영향을 받아 원자 거울 쪽으로 이동하는 갇힌 원자가 포함되어 있다.거울은 표면으로부터의 거리의 함수로써 기하급수적으로 변화하는 반사파장으로 이루어져 있다.따라서 원자들은 광학적 전위와 중력 전위가 함께 존재하는 곳에서 경계가 있는 운동을 경험한다.원자 거울 위의 원자의 역학은 효과적인 해밀턴인에 의해 제어된다.

여기서 은 질량 모멘텀의 중심을 나타내고, 은 원자의 질량이며, 은 일정한 중력 가속도를 나타낸다.

원자파 패킷은 짧은 시간 동안 고전적인 방식으로 진화하다가 고전적인 기간이 지나면 다시 나타난다.그러나 몇 번의 고전적인 기간이 지나면 그것은 파동역학에 이어 사용 가능한 공간 전체에 퍼지고 붕괴된다.양자역학 때문에 일정 기간이 지나면 스스로 재건된다.이 과정을 원자파 패킷의 양자 부활이라고 하며, 그것이 붕괴된 후 다시 나타나는 시간을 양자 부활 시간이라고 한다.RTM에서 원자에 대한 양자 재생 시간은 방정식 1에 주어진 해밀턴에 대한 파동 함수를 찾아 계산한다.

정적 모드

임의 구조를 갖는 표면을 조사하기 위해 RTM은 정적 모드에서 사용된다.즉, 조사 중인 표면을 움직이지 않고 원자가 정적 원자 거울에 떨어진다는 것이다.원자 거울에 대한 그것의 진화는 캔틸레버의 특정 위치를 요구한다.원자는 복수의 재생 시간에 양자 재생을 표시한다.

연구 대상 표면이 약간 움직이면 표면 구조물의 존재에 따라 캔틸레버의 위치가 변한다.따라서 원자 거울과 그 위에서 튕기는 원자 사이의 초기 거리는 변한다.이러한 변화는 원자에 대한 초기 에너지의 생성으로 이어지고 따라서 다른 재생 시간으로 이어진다.각각의 새로운 재생 시간에 해당하는 에너지가 계산된다.이 과정은 표면의 구조물에 대한 지식으로 이어지고 표면 높이는 1나노미터까지 변화한다.

비교

STM과 AFM에 비해 RTM의 장점은 a) 도체에서 절연체에 이르는 모든 종류의 재료의 표면을 탐사할 수 있고, b) STM에서와 같이 불순물로 만들어진 표면은 관찰하지 않고도 연구할 수 있으며, c) 동적 작동 모드에서 RTM은 주기적인 구조를 가진 표면에 대한 정보를 가장 단순한 마네에 제공한다.r

참조

  1. ^ Saif, Farhan (22 March 2006). "Recurrence tracking microscope". Physical Review A. American Physical Society (APS). 73 (3): 033618. arXiv:quant-ph/0604019. doi:10.1103/physreva.73.033618. ISSN 1050-2947.
  2. ^ Saif, Farhan (2005). "Classical and quantum chaos in atom optics". Physics Reports. Elsevier BV. 419 (6): 207–258. arXiv:quant-ph/0604066. doi:10.1016/j.physrep.2005.07.002. ISSN 0370-1573.
  3. ^ Binnig, G.; Rohrer, H.; Gerber, Ch.; Weibel, E. (10 January 1983). "7 × 7 Reconstruction on Si(111) Resolved in Real Space". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 50 (2): 120–123. doi:10.1103/physrevlett.50.120. ISSN 0031-9007.
  4. ^ Binnig, G.; Rohrer, H.; Gerber, Ch.; Weibel, E. (5 July 1982). "Surface Studies by Scanning Tunneling Microscopy". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 49 (1): 57–61. doi:10.1103/physrevlett.49.57. ISSN 0031-9007.
  5. ^ Binnig, G.; Rohrer, H.; Gerber, Ch.; Weibel, E. (15 January 1982). "Tunneling through a controllable vacuum gap". Applied Physics Letters. AIP Publishing. 40 (2): 178–180. doi:10.1063/1.92999. ISSN 0003-6951.
  6. ^ Tersoff, J.; Hamann, D. R. (15 January 1985). "Theory of the scanning tunneling microscope". Physical Review B. American Physical Society (APS). 31 (2): 805–813. doi:10.1103/physrevb.31.805. ISSN 0163-1829.
  7. ^ Bardeen, J. (15 January 1961). "Tunnelling from a Many-Particle Point of View". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 6 (2): 57–59. doi:10.1103/physrevlett.6.57. ISSN 0031-9007.
  8. ^ Chen, C. Julian (1990). "Origin of atomic resolution on metal surfaces in scanning tunneling microscopy". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 65 (4): 448–451. doi:10.1103/physrevlett.65.448. ISSN 0031-9007.
  9. ^ Lapshin, Rostislav V (2 July 2004). "Feature-oriented scanning methodology for probe microscopy and nanotechnology". Nanotechnology. IOP Publishing. 15 (9): 1135–1151. doi:10.1088/0957-4484/15/9/006. ISSN 0957-4484.
  10. ^ Humphris, A. D. L.; Miles, M. J.; Hobbs, J. K. (17 January 2005). "A mechanical microscope: High-speed atomic force microscopy". Applied Physics Letters. AIP Publishing. 86 (3): 034106. doi:10.1063/1.1855407. ISSN 0003-6951.
  11. ^ D. Sarid, Scanning Force Microcopy, (Oxford Series in Optical and Imaging Sciacy, Oxford University Press, New York, 1991년)
  12. ^ V. J. 모리스, A. R. 커비, A. P. 건닝, 생물학자를 위한 원자력 현미경 검사(Imperial College Press, 1999).