Новая победа в погоне за самым маленьким шрифтом
Ученые-нанотехнологи из Стэнфордского университета в погоне за самым маленьким в мире шрифтом достигли новой рекордной отметки. Они показали миру буквы высотой всего 0.3 нанометра из квантовых интерференционных картинок на поверхности меди. По их сообщению в журнале Nature Nanotechnology от 25 января, при этом возникает даже крохотная голограмма, которую можно разглядеть в микроскоп.
Наноголограмма с инициалами SU — Stanford University. Желтый цвет — поверхность меди. За «дырки» в меди отвечают атомы монооксида углерода
Вот уже полвека ученые участвуют в своего рода состязании: кто создаст самый маленький в мире шрифт. Начало этой гонке в 1959 году положил американский физик Ричард Фейнман в своей легендарной речи «There is plenty of room at the bottom: an invitation to enter a new field of physics» («Там, внизу, полно места: приглашение в новую область физики»), в которой он аргументированно утверждал, что не существует никаких физических преград, которые препятствовали бы машинам и электрическим схемам стать однажды микроскопическими. Тогда Фейнман назначил премию в 1000 долларов США тому, кто сможет воспроизвести нормальную книжную страницу с уменьшением в 25000 раз. В таком масштабе вся энциклопедия «Британника» могла бы уместиться на кончике булавки.
Назначенная премия нашла своего обладателя лишь в 1985 году, года Том Ньюман из Стэнфордского университета воспроизвел в требуемом масштабе первую страницу книги Чарльза Диккенса «Повесть о двух городах» с помощью электроннолучевой литографии. Этот рекорд продержался до 1990 года, когда исследователям из компьютерной фирмы IBM удалось сформировать аббревиатуру названия их компании из 35 одиночных атомов ксенона.
Буквы из электронных волн
Стэнфордский университет вновь завладел пальмой первенства благодаря описанной в Nature Nanotechnology технике. «Мы миниатюризировали буквы до такой степени, что погоня за самым маленьким в истории шрифтом окончена», — заявляет Хари Манохаран (Hari Manoharan), профессор-ассистент физики Стэнфордского университета и руководитель группы исследователей. Ученые использовали растровый туннельный микроскоп, чтобы манипулировать молекулами монооксида углерода (СО) на поверхности меди. На двумерной поверхности меди движутся электроны, сталкиваются с молекулами окиси углерода и ведут себя при этом одновременно и как волны, и как частицы.
Электронные волны взаимодействуют с молекулами и друг с другом и «плетут» специфические интерференционные узоры, которые варьируются в зависимости от расположения молекул монооксида углерода. Изменяя их взаиморасположение, ученые получали различные формы стоячих волн, в том числе одну, в которой волны сформировали буквы S и U — инициалы Стэнфордского университета.
Первый субатомный шрифт
Эти буквы не только в четыре раза меньше, чем «IBM» из атомов ксенона: для их получения впервые применены объекты размерами меньше атома. «Как плотно можно кодировать информацию на компьютере! — восклицает Манохаран. — Раньше думали, что один атом, как один бит информации, представляет собой ультимативную границу, что там, ниже, уже нет места — другими словами, что это невозможно — достичь размеров объектов ниже атомного уровня».
«Однако в этом эксперименте мы записали примерно по 35 бит на каждый электрон, чтобы закодировать каждую букву, — объясняет Манохан. — Мы "пишем" буквы так мелко, что биты, из которых они состоят, меньше атома».
Голограмма в наномасштабе
Сформированные из электронных волн буквы к тому же образуют своего рода голограмму. Если в обычной голограмме лазерный свет, который освещает двумерное изображение, создает трехмерный образ, то в новой технологии, названной «электронной квантовой голографией», сам специфический электронный рисунок создает трехмерную картинку. Она может быть целенаправленно создана, сохранена и вновь прочитана с помощью растрового туннельного микроскопа.
Примечательно то, что в одной такой наноголограмме может быть сохранено несколько картинок — каждая на своей длине электронной волны — наподобие сложенных в стопку страниц одной книги. «Один бит на атом — больше не предел, — говорит Манохаран. — Пред нами открывается широкий горизонт новых возможностей на субатомном уровне. "Там, внизу" места больше, чем мы когда-либо могли себе представить».
по информации: Константин Вегенер, strf.ru