Forskere manipulerer to bits i et atom

Det er lykkedes forskere ved Delft University of Technology uafhængigt at manipulere to forskellige typer magnetisme inden for et enkelt atom. Resultaterne er relevante for udviklingen af ​​ekstremt små former for datalagring. I tide, denne nye opdagelse kunne gøre det muligt at gemme to bits information i et atom.

Atoms magnetisme er resultatet af elektroner, der kredser rundt om atomets kerne. Disse rotationer kan opdeles i to kategorier. "Sammenlign det med Jorden, der kredser rundt om solen, "forklarer forskningsleder Sander Otte." På den ene side, Jorden kredser rundt om solen, som tager et år. På den anden side, Jorden roterer også rundt om sin egen akse, som fører til dag/nat -cyklussen. "Det er det samme med en elektron, der drejer rundt om et atom:Rotationen omkring atomets kerne kaldes det orbitale vinkelmoment og elektronens rotation omkring sin egen akse kaldes spin -vinkel momentum eller, kort sagt, spin.

Orbital retning

Hver af disse bevægelser kunne, i princippet, bruges til at gemme oplysninger. Orbitalrotationen, for eksempel, kan være med eller mod uret. Disse to rotationsretninger kan således repræsentere 0 og 1 for en bit. Spinnet har også to mulige rotationsretninger. Så i teorien burde du være i stand til at gemme to bits information i et enkelt atom. "I praksis, imidlertid, det er ret svært, "Otte fortsætter." Hvis du vender orbitalretningen, spin -retningen ændres næsten altid med den - og omvendt. "

Delft -undersøgelsen, udført i samarbejde med spanske og chilenske forskere, gør det muligt kun at vende retningen af ​​orbitalretningen uden at påvirke centrifugeringsretningen. Det faktum, at dette nu er opnået, skyldes et fænomen, der engang var forudsagt af Einstein og den hollandske fysiker Wander Johannes de Haas. Ifølge denne Einstein-de Haas-effekt, vending af orbitalretningen kan også kompenseres ved en umådelig lille rotation af miljøet - i dette tilfælde det stykke metal, som atomet tilhører. Denne effekt var ikke tidligere blevet observeret på skalaen af ​​et enkelt atom, endsige at det kunne anvendes til at manipulere atommagnetisme.

Perfekt adskillelse

Forskerne brugte en scanningstunnelmikroskopi, hvor en meget skarp nål scanner atomer og kan endda flytte dem efter behag. Som regel, et magnetisk atom får kontakt med flere nærliggende atomer, som forstyrrer magnetismen. Otte og hans team opnåede den perfekte adskillelse mellem spin og orbitalrotation, de havde brug for ved at placere et magnetisk jernatom præcist oven på en enkelt, ikke-magnetisk nitrogenatom. Derved, de skabte en ideel geometri, der sjældent forekommer spontant i naturen.

Evnen til at lagre bits i individuelle atomer ville øge den nuværende maksimale lagerkapacitet med mange tusinde gange. Imidlertid, Otte advarer om, at atomdatalagring stadig er langt væk. "Hovedresultatet er, at vi har taget endnu et skridt fremad i vores evne til at kontrollere atomer og endda elektronerne, der kredser omkring dem. Det er i sig selv et vidunderligt mål."