Magnetismus ovlivňuje pohyby atomů: revoluce v nanotechnologii!

Magnetismus ovlivňuje pohyby atomů: revoluce v nanotechnologii!

Nový průlom v nanofyzice ukazuje, že magnetismus může řídit pohyb jednotlivých atomů na površích. Vědci z Kiel University (CAU) a University of Hamburg zjistili, že atomy se nepohybují náhodně, ale podél magnetických řad, což by mohlo mít významné důsledky pro vědu o materiálech a nanotechnologii. Tyto výsledky byly publikovány v časopise „Nature Communications“.

Ve svých experimentech vědci použili skenovací tunelový mikroskop ke zkoumání pohybu atomů, jako je kobalt, rhodium a iridium, na jediné vrstvě manganu, která byla odpařena na povrch rhenia. Povrch byl magneticky uspořádaný a měl známé magnetické vlastnosti. Experimenty byly prováděny při extrémně nízkých teplotách blízkých absolutní nule, což poskytlo předpoklady pro přesná měření.

Mechanismy pohybu atomů

Výzkumná skupina zjistila, že atomy vystavené pulzu proudu se pohybovaly specifickým směrem, který byl ovlivněn magnetickými vlastnostmi povrchu. To platilo i pro nemagnetické atomy, což naznačuje, že interakce mezi atomy a magnetickým povrchem je rozhodující pro směr pohybu. Kvantově mechanické výpočty provedené na superpočítačích potvrdily, že je energeticky snazší pohybovat se po magnetických řadách.

Tyto výsledky otevírají nové možnosti pro cílené řízení pohybu atomů. V nanotechnologii by to mohlo vést k pokroku ve vývoji polovodičů, katalyzátorů a přizpůsobených nanostruktur, které mohou plnit specifické funkce.

Pohledy do nanofyziky

Svobodná univerzita v Berlíně je známá svými mnohaletými zkušenostmi v nanofyzice a fyzice povrchů. Její výzkumné oblasti sahají od studia molekul jako spínačů a nanomotorů až po nízkorozměrné materiály. Vědecká práce se zaměřuje na pochopení a využití kvantově mechanických efektů v atomových systémech. To zahrnuje mimo jiné výzkum magnetických povrchů a vývoj funkcionalizovaných nanomateriálů s atomovou přesností.

Nejnovější technologie v této oblasti, jako je skenovací tunelování a mikroskopie atomárních sil, umožňují výzkumníkům přesně manipulovat s atomovými strukturami a studovat jevy kvantové fyziky do hloubky. Karlsruhe Institute of Technology (KIT) provádí teoretický a experimentální výzkum s cílem vytvořit nové nanosystémy a pochopit jejich vlastnosti pro zlepšení elektronických součástek.

Různé kurzy a semináře v oblasti nanofyziky nabízejí studentům a výzkumníkům možnost zabývat se aktuálními tématy a metodami. Patří sem také speciální přednášky o pokročilých technikách, jako je elektronová mikroskopie, rentgenová fyzika a kvantové technologie.

Objev, že magnetismus může ovlivnit atomovou mobilitu, by mohl připravit cestu pro inovativní vývoj v materiálové vědě i mimo ni. Dynamické interakce mezi atomy a magnetickými povrchy by mohly umožnit nové aplikace v ukládání dat, nanotechnologiích a vývoji materiálů.

Celkově výzkum ukazuje, že směr a rychlost pohybu atomů lze v budoucnu mnohem přesněji řídit, což by mohlo mít dalekosáhlé přínosy pro vědu a průmysl.