ナノスケールでのセンシングに迫る量子研究(Quantum study peers within sensing at the nanoscale)

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2023-08-30 オークリッジ国立研究所(ORNL)

◆米国の研究者が主導するナノサイエンス研究が、最小スケールでの物質研究方法について包括的な見方を示した。論文は、ナノスケールでの内部測定である「サブサーフェス・ナノメトロロジー」を取り上げ、量子センシングが未来の発見の基盤になる可能性を提案している。
◆量子センシングは、標的薬物送達から量子コンピューティングの進展に至る多岐にわたる応用が期待される。これにより、新たな科学者たちが量子現象を利用して物質を探求し、新たな発見と理解を推進する可能性が開かれる。

<関連情報>

表面領域を超えたイメージング 原子間力顕微鏡で隠れた物質を探る Imaging beyond the surface region: Probing hidden materials via atomic force microscopy

Amir Farokh Payam and Ali Passian
Science Advances  Published:28 Jun 2023
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adg8292

Abstract

Probing material properties at surfaces down to the single-particle scale of atoms and molecules has been achieved, but high-resolution subsurface imaging remains a nanometrology challenge due to electromagnetic and acoustic dispersion and diffraction. The atomically sharp probe used in scanning probe microscopy (SPM) has broken these limits at surfaces. Subsurface imaging is possible under certain physical, chemical, electrical, and thermal gradients present in the material. Of all the SPM techniques, atomic force microscopy has entertained unique opportunities for nondestructive and label-free measurements. Here, we explore the physics of the subsurface imaging problem and the emerging solutions that offer exceptional potential for visualization. We discuss materials science, electronics, biology, polymer and composite sciences, and emerging quantum sensing and quantum bio-imaging applications. The perspectives and prospects of subsurface techniques are presented to stimulate further work toward enabling noninvasive high spatial and spectral resolution investigation of materials including meta- and quantum materials.

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