المغناطيسية تؤثر على الحركات الذرية: ثورة في تكنولوجيا النانو!

المغناطيسية تؤثر على الحركات الذرية: ثورة في تكنولوجيا النانو!

يظهر تقدم جديد في فيزياء النانو أن المغناطيسية يمكنها التحكم في حركة الذرات الفردية على الأسطح. اكتشف العلماء في جامعة كيل (CAU) وجامعة هامبورغ أن الذرات لا تتحرك بشكل عشوائي، ولكن على طول صفوف مغناطيسية، الأمر الذي يمكن أن يكون له آثار كبيرة على علوم المواد وتكنولوجيا النانو. ونشرت هذه النتائج في مجلة "نيتشر كوميونيكيشنز".

استخدم الباحثون في تجاربهم مجهر المسح النفقي لفحص حركة الذرات مثل الكوبالت والروديوم والإيريديوم على طبقة واحدة من المنغنيز التي تم تبخرها على سطح الرينيوم. كان السطح مرتبًا مغناطيسيًا وله خصائص مغناطيسية معروفة. تم إجراء التجارب في درجات حرارة منخفضة للغاية قريبة من الصفر المطلق، مما وفر المتطلبات الأساسية لقياسات دقيقة.

آليات الحركة الذرية

ووجدت المجموعة البحثية أن الذرات المعرضة لنبضة من التيار تتحرك في اتجاه محدد، وهو ما يتأثر بالخصائص المغناطيسية للسطح. وكان هذا صحيحًا حتى بالنسبة للذرات غير المغناطيسية، مما يشير إلى أن التفاعل بين الذرات والسطح المغناطيسي أمر بالغ الأهمية لاتجاه الحركة. أكدت الحسابات الميكانيكية الكمومية التي تم إجراؤها على أجهزة الكمبيوتر العملاقة أنه من الأسهل التحرك على طول الصفوف المغناطيسية.

تفتح هذه النتائج إمكانيات جديدة للتحكم المستهدف في الحركات الذرية. وفي مجال تكنولوجيا النانو، يمكن أن يؤدي هذا إلى تقدم في تطوير أشباه الموصلات، والعوامل الحفازة، والهياكل النانوية المصممة خصيصًا والتي يمكنها أداء وظائف محددة.

رؤى في فيزياء النانو

تشتهر جامعة برلين الحرة بخبرتها الطويلة في مجال فيزياء النانو وفيزياء السطح. تتراوح مجالات أبحاثها من دراسة الجزيئات كمفاتيح ومحركات نانوية إلى مواد منخفضة الأبعاد. يركز العمل العلمي على فهم وتسخير تأثيرات ميكانيكا الكم في الأنظمة الذرية. ويشمل ذلك، من بين أمور أخرى، البحث في الأسطح المغناطيسية وتطوير مواد نانوية وظيفية بدقة ذرية.

أحدث التقنيات في هذا المجال، مثل المسح النفقي ومجهر القوة الذرية، تمكن الباحثين من معالجة الهياكل الذرية بدقة ودراسة ظواهر فيزياء الكم بعمق. يجري معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) أبحاثًا نظرية وتجريبية لإنتاج أنظمة نانوية جديدة وفهم خصائصها لتحسين المكونات الإلكترونية.

تتيح مجموعة متنوعة من الدورات والندوات في مجال فيزياء النانو للطلاب والباحثين الفرصة للتعامل مع الموضوعات والأساليب الحالية. ويتضمن ذلك أيضًا محاضرات خاصة حول التقنيات المتقدمة مثل المجهر الإلكتروني وفيزياء الأشعة السينية وتقنيات الكم.

إن اكتشاف أن المغناطيسية يمكن أن تؤثر على الحركة الذرية يمكن أن يمهد الطريق لتطورات مبتكرة في علم المواد وما بعده. يمكن للتفاعلات الديناميكية بين الذرات والأسطح المغناطيسية أن تتيح تطبيقات جديدة في تخزين البيانات وتكنولوجيا النانو وتطوير المواد.

بشكل عام، يُظهر البحث أنه يمكن التحكم في اتجاه وسرعة الحركة الذرية بشكل أكثر دقة في المستقبل، الأمر الذي قد يكون له فوائد بعيدة المدى للعلوم والصناعة.