Research press release

極小の文字を読む

Nature Nanotechnology

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科学者らは、分子ホログラムと電子波を利用して表面上に「書き込む」方法を考案した。その方法が、Nature Nanotechnology(電子版)に掲載される。

ナノテクノロジー分野の多くの実験では、走査トンネル顕微鏡(STM)とよばれる装置を使って1個1個の原子や分子が表面上に配置される。実際、STMの効力が実証されたのは、周知のとおり、1990年に2人の科学者が35個のキセノン原子でニッケル表面上に「IBM」の文字を書いたときである。そのような原子や分子が互いに反応しないよう十分な間隔を維持する必要があるため、表面に書き込みできる情報の量は限られていると考えられていた。

H Manoharanらは、単一分子で直接書き込むためではなく、ホログラムを形成するよう単一分子を表面に配置するためにSTMを利用することにより、この限界を超えられることを示している。従来のホログラムは光波を利用して眼で見える3次元像を記録・投影する。 これに対して、分子ホログラムは、電子波動関数を利用して2つの空間次元と1つのエネルギー次元にSTMで「読む」ことのできる像をつくる。このホログラムを利用して、科学者らは、約0.3ナノメートルという極小フィーチャーをもつ物体を形成・検出できた。これにより、金属原子で直接表面上に書かれた最小文字よりもさらに小さい文字(半分の面積)を書くことが可能となった。

Scientists have devised a method for ‘writing’ on a surface using molecular holograms and electron waves. The method is demonstrated online in Nature Nanotechnology this week.

Many experiments in nanotechnology involve placing individual atoms or molecules on a surface with a device called a scanning tunnelling microscope (STM). Indeed the power of the STM was famously demonstrated in 1990 when two researchers spelt out IBM with 35 xenon atoms on a nickel surface. It was thought that the need to have enough distance between the atoms or molecules to stop them reacting with each other would limit the amount of information that could be written on a surface.

Hari Manoharan and co-workers show that it is possible to exceed this limit by using the STM to position single molecules on a surface so they form a hologram, rather than using it to write directly on the surface. A conventional hologram uses light waves to store and project three-dimensional images that can be seen by the eye. The molecular hologram, on the other hand, relies on electronic wave functions to create images in two spatial dimensions and one energy dimension that can be 'read' with the STM. Using this hologram, the researchers were able to create and detect objects with features as small as ~0.3 nanometres, allowing them to write letters that occupy only half the area taken up by the smallest letters written directly onto the surface with metal atoms.

doi: 10.1038/nnano.2008.415

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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