Компания IBM сообщила о своем новом достижении в области нанотехнологий. Специалистам Алмаденского исследовательского центра в Сан-Хосе, штат Калифорния, удалось засечь магнитный сигнал от одного-единственного электрона. Эта сложнейшая задача была решена с помощью новой модификации магниторезонансного силового микроскопа сверхвысокого разрешения. Этот микроскоп в 10 млн. раз чувствительнее магниторезонансных приборов, используемых в медицине и в несколько десятков раз превосходит разрешение систем, применяемых в научных исследованиях.

Кончик микрокронштейна. Магнитный наконечник выделен голубым цветом

Главным элементом созданного в IBM микроскопа является микрокронштейн из кремния. Его длина составляет 85 мкм, а толщина не превосходит 100 нм. На конце кронштейна размещается магнитный "наконечник" из сплава самария и кобальта (на фото он показан голубым цветом). Этот наконечник является источником сильного магнитного поля. Взаимодействие этого поля со спином электрона заставляет кронштейн либо притягиваться, либо отталкиваться от частицы. Притяжение или отталкивание вносит возмущения в колебания кронштейна (он совершает 5000 колебаний в секунду). Изменения в частоте колебаний фиксируются прибором в качестве аналитического сигнала. Утолщение на конце кронштейна призвано минимизировать высокочастотные вибрации, способные вносить помехи при проведении измерений.

В будущем исследователи намерены значительно усовершенствовать свое детище. Будущие версии микроскопа должны будут фиксировать магнитные сигналы протонов и некоторых атомных ядер, например углерода-13. Это весьма сложная задача, так как магнитный сигнал протона примерно в 600 раз слабее соответствующего сигнала электрона. Микроскоп может использоваться не только для обнаружения отдельных частиц, но и для выявления структуры вещества. Пока что разработанный в IBM микроскоп может делать "фотографии" вещества с разрешением до 25 нм. В будущем разрешение прибора будет заметно увеличено, что позволит получать трехмерные изображения молекул с разрешением на уровне отдельных атомов. Это весьма важно при исследовании самых разных веществ от белков до полупроводников и катализаторов.