Research press release


Nature Nanotechnology

A cool new microscope

冷却原子走査プローブ顕微鏡という新しいタイプの顕微鏡がNature Nanotechnologyに報告される。この顕微鏡を使用すれば、原子と表面の相互作用をもっと正確に測定できるようになるかもしれない。

A Guntherらは、原子間力顕微鏡の固体チップを、絶対零度付近まで冷却されたルビジウム原子ガスに置き換えることによって、新しい顕微鏡を作製した。彼らは、磁場を利用してルビジウムガスを捕捉・冷却した後、それを調べたい表面の近くまで動かした。表面との相互作用の結果ガス中から失われた原子の数を測定することによって、カーボンナノチューブ構造体と個々の自立型ナノチューブの位置と高さを測定することができた。その顕微鏡の分解能は、ボーズ-アインシュタイン凝縮体とよばれる特殊な超低温ガスを形成するようさらに原子を冷却することによって改善された。また、顕微鏡をサンプルに近づけると磁気トラップ中で凝縮体が前後に動くが、その動き方の変化を測定することによって表面を調べられることがわかった。


A cold-atom scanning probe microscope is reported this week in Nature Nanotechnology. This new device could be used to make more accurate measurements of the interactions between atoms and surfaces.

Andreas Gunther and colleagues created the microscope by replacing the solid tip of an atomic force microscope with a gas of rubidium atoms that was cooled to close to absolute zero. They used magnetic fields to trap and cool the gas, which was then moved close to the surface they wanted to study. By measuring the number of atoms lost from the gas as a result of interactions with the surface, they were able to measure the position and height of structures made from carbon nanotubes and individual free-standing nanotubes. The resolution of the device was improved by cooling the atoms even more so that they formed a special type of ultracold gas called a Bose-Einstein condensate. The researchers also showed that it was possible to study the surface by measuring changes in the way the condensate moved back and forth in the magnetic trap when the microscope was moved close to the sample.

The new device cannot yet rival the resolution of the atomic force microscope, but it could be used to make more accurate measurements of the dispersion forces between atoms or between an atom and a surface.

doi: 10.1038/nnano.2011.80

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