Fysikere fanger de første billeder af atomspin

(PhysOrg.com) - Selvom forskere hævder, at den nye teknologi inden for spintronics kan trumfe konventionel elektronik til at bygge den næste generation af hurtigere, mindre, mere effektive computere og højteknologiske enheder, ingen har faktisk set spin - en kvantemekanisk egenskab ved elektroner - i individuelle atomer indtil nu. I en undersøgelse offentliggjort som en Advance Online Publication i tidsskriftet Naturnanoteknologi på søndag, fysikere ved Ohio University og University of Hamburg i Tyskland præsenterer de første billeder af spin in action.

Forskerne brugte et specialbygget mikroskop med en jernovertrukket spids til at manipulere koboltatomer på en plade af mangan. Gennem scanning af tunnelmikroskopi, holdet omplacerede individuelle koboltatomer på en overflade, der ændrede retningen af ​​elektronernes spin. Billeder taget af forskerne viste, at atomerne fremstod som et enkelt fremspring, hvis centrifugeringsretningen var opad, og som dobbelte fremspring med lige højder, når spin -retningen var nedad.

Undersøgelsen tyder på, at forskere kan observere og manipulere spin, et fund, der kan påvirke fremtidig udvikling af nanoskala magnetisk lagring, kvantecomputere og spintroniske enheder.

"Forskellige retninger i spin kan betyde forskellige tilstande for datalagring, "sagde Saw-Wai Hla, en lektor i fysik og astronomi i Ohio University's Nanoscale and Quantum Phenomena Institute og en af ​​de primære efterforskere af undersøgelsen. "Hukommelsesenhederne på nuværende computere involverer titusinder af atomer. I fremtiden vil vi kan muligvis bruge ét atom og ændre computerens strøm i tusinder. "

I modsætning til elektroniske enheder, som afgiver varme, spintronic-baserede enheder forventes at opleve mindre strømafbrydelse.

Forsøgene blev udført i et ultrahøjt vakuum ved den lave temperatur på 10 Kelvin, ved brug af flydende helium. Forskere skal observere fænomenet ved stuetemperatur, før det kan bruges på computerens harddiske.

Men den nye undersøgelse foreslår en vej til den applikation, sagde studielederforfatter Andre Kubetzka fra University of Hamburg. Til billedspindretning, holdet brugte ikke kun en ny teknik, men også en manganoverflade med et spin, der, på tur, tillod forskerne at manipulere spin af koboltatomer, der undersøges.

"Kombinationen af ​​atommanipulation og spin-følsomhed giver et nyt perspektiv på at konstruere atomskala strukturer og undersøge deres magnetiske egenskaber, "Sagde Kubetzka.