graphene - Libero.it · graphene. Single Electron Transistor 1 atom thick, 100 atoms wide L. A....
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graphene
Single Electron Transistor1 atom thick, 100 atoms wide
L. A. Ponomarenko et al., Science 320, 356 (2008)
graphene
.
R.R. Nair et al. arXiv:0803.3718v1
You can see α, the fine-structure constant, fundamental physical constant characterizing the strength of the electromagnetic interaction
Discovered in 2006
transistors….
Elettroni si comportano come particelle con massa zero che viaggiano alla velocita’ della luce superconduttori …
Sistemi con strutture nanometriche che potete comprare oggi in un negozio?
Sistemi con strutture nanometriche che potete comprare oggi in un negozio
TESTINE DI LETTURA DI HARD DISK
8 strati atomici di Cu
Albert Fert and Peter GrünbergNOBEL 2007(physics)
for GMR
Motivations:“TRADITIONAL” MAGNETIC MASS STORAGE DEVICES
1 Gb/mm2=1 bit 300 x 300 nm2 Superparamegnetic limit?
TODAY
NEW STORAGE DEVICES (2008- IBM)Magnetic Racetrack Memory (100 times faster than the HDs, more
reliable, same density) 50 nm
We need analysis of
magnetic structuresmagnetization curvesmagnetic moments………….
with (sub)nanometric resolution
Sistemi con strutture nanometriche che potete comprare oggi in un negozio
10 nm
DIODI LASER
Se il pozzo quantico e’ piu’ largo di poche decine di nm il diodo laser non funziona
Le proprieta’ di una nanostruttura dipendono dalla posizione e natura di ogni atomo
Un uso pratico e diffuso delle nanotecnologierichiede il controllo della fabbricazione,
della caratterizzazione e della manipolazione atomo per atomo
XSTMInAsN Quantum Dot
NIn
GaAs
InGaAsQD
GAP
5 nmTunneling spectroscopy
Su strutture fatte da un piccolo numero di atomi ogni atomo conta
SPINTRONICA:
Dispositivi che operano agendo sullospin degli elettroni, non sulla carica
Potenzialmente minor consumo energetico e maggior velocita’rispetto all’elettronica
Servono semiconduttori ferromagnetici
Esempio: Mn in GaAs
Funzione d’onda 3d di singoli atomi di Mn
Atomi di As
Per ottenere materiali funzionanti occorre conoscere e ottimizzare l’interazione magnetica tra i singoli atomidi Mn
J. C. Davis et al. Nature Physics 4, 319 - 326 (2008)
SUPERCONDUTTORI AD ALTA TEMPERATURA CRITICA
Esempio: Bi2Sr2CaCu2O8-δ7 nm
Le proprieta’ elettroniche variano fortemente suscala nanometrica. Questo e’ un importante contributo alla comprensione della superconduttivita’ad alta T
TOPOGRAPHY SPIN-SENSITIVE STM
Sn atoms
MAGNETISM AT THE ATOMIC LEVEL
The spin atom by atom
3 nm
D.M. Eigler, Science 262, 218 (1993)
Quantum Corrals
STMScanning Tunneling Microscope
Tunneling current ~ local density of states of the sample at the tip position
THE TIPS
W tip
W tip
Fe tip
MANIPULATING THE TIPS
THE TIP:
How it changes
THE IMAGESIT MAKES
TASC-INFMArea di Ricerca, Basovizza
STM
FIBMBE
DETERMINAZIONE DELLA STRUTTURA DI INTERFACCE ORGANICO-INORGANICO
A.Cossaro et al., Science 321, 943 (2008)
ALOISA beamline
SORGENTE DI RADIAZIONEDI SINCROTRONE:
ANELLO DI ACCUMULAZIONEELETTRA
Linee di luce (beamlines)
Stazioni sperimentali
FREE ELECTRON LASER
FERMI
(in costruzione)
acceleratore lineare
ondulatorisala sperimentale
Laser a raggi xImpulsi da 10-100 fs con 1014-1015 fotoni
Ottenere la struttura con risoluzione atomica di una proteina non cristallizabile usando una sola molecola e un singolo impulso FEL da 10 fs
Sara’ possibile
1 Ǻ
Figura di diffrazionemolecole
struttura con risoluzione atomica
Oggi possiamo analizzare atomo per atomo una nanostruttura
Possiamo costruire atomo per atomo una struttura in piccolissime quantita’
Nuovi fenomeni fisici interessanti, sorprendenti e utili
Dobbiamo imparare a costruire nanostrutture definite su scala atomica tutte uguali in grosse quantita’
Dobbiamo imaparare ad analizzarle su scala atomica in grosse quantita’ e velocemente
Computer quantistici…………..