Ved hjælp af et enkelt molekyle til at oprette en ny magnetfeltsensor

Forskere ved University of Liverpool og University College London (UCL) har vist en ny måde at bruge et enkelt molekyle som en magnetfeltsensor.

I en undersøgelse, udgivet i Naturnanoteknologi , teamet viser, hvordan magnetisme kan manipulere den måde, elektricitet strømmer gennem et enkelt molekyle, et vigtigt skridt, der kunne muliggøre udvikling af magnetfeltsensorer til harddiske, der er en lille brøkdel af deres nuværende størrelse.

På harddiske, magnetiserede områder på spindeskiver bruges til at gemme oplysninger. Når de magnetiserede områder passerer en magnetisk sensor, de udløser udsving i elektrisk strøm, der strømmer gennem sensoren, gør det muligt at læse data. Hvis du gør disse områder mindre, øges harddiskens lagerkapacitet uden at gøre det større, men kræver også en mindre sensor.

Fadi El Hallak, en forsker ved UCL, der forestillede sig undersøgelsen og nu arbejder for Seagate Technology, sagde:"At lave mindre sensorer er ikke trivielt. Det er svært at bruge magnetisme til at styre strømmen, der strømmer gennem objekter på størrelse med enkelte molekyler, fordi reaktionen på ændringer i magnetfeltet ofte er meget svag".

For at komme uden om dette problem, forskerne udviklede en metode til at forstørre virkningen af ​​magnetismen på strømmen af ​​strøm i detektoren.

Mekanisk tunnel

Først, de skabte et kryds, hvor et enkelt magnetisk molekyle var svagt koblet til to metalliske ledninger. Barriererne mellem molekylet og de nærliggende metaller var høje nok til, at elektrisk ladning i metallerne ikke kunne flyde over barriererne.

Imidlertid, en lille brøkdel af elektronerne kan effektivt gå gennem barriererne ved at gennemgå kvantemekanisk tunneling, som gør det muligt for en lille strøm at strømme gennem molekylet, når der påføres en spænding over det.

Forskerne konfigurerede krydset, så molekylet var meget stærkere forbundet til det ene metalledning end det andet. Magnetfeltets effekt på tunnelstrømmen udnyttes derefter og forbedres kraftigt.

Dr Mats Persson, fra University of Liverpools Institut for Kemi, sagde:"Denne forskning demonstrerer en ny slags enkeltmolekylsensor til magnetfelter, som er lovende for at skabe nye computerteknologier. "