Magnetism mõjutab aatomi liikumist: revolutsioon nanotehnoloogias!

Magnetism mõjutab aatomi liikumist: revolutsioon nanotehnoloogias!

Uus läbimurre nanofüüsikas näitab, et magnetism suudab kontrollida üksikute aatomite liikumist pindadel. Kieli ülikooli (CAU) ja Hamburgi ülikooli teadlased on avastanud, et aatomeid ei liigutata juhuslikult, vaid mööda magnetilisi ridu, millel võib olla oluline mõju materjaliteadusele ja nanotehnoloogiale. Need tulemused avaldati ajakirjas Nature Communications.

Oma katsetes kasutasid teadlased skaneerivat tunnelmikroskoopi, et uurida aatomite, nagu koobalt, roodium ja iriidium, liikumist ühel mangaanikihil, mis aurustati reeniumi pinnale. Pind oli magnetiliselt korrastatud ja sellel olid teadaolevad magnetilised omadused. Katsed viidi läbi ülimadalatel absoluutse nulli lähedasel temperatuuril, mis andis eeldused täpseteks mõõtmisteks.

Aatomi liikumise mehhanismid

Uurimisrühm leidis, et vooluimpulssiga kokkupuutuvad aatomid liikusid kindlas suunas, mida mõjutasid pinna magnetilised omadused. See kehtis isegi mittemagnetiliste aatomite kohta, mis näitab, et aatomite ja magnetpinna vaheline interaktsioon on liikumissuuna jaoks ülioluline. Superarvutitel tehtud kvantmehaanilised arvutused kinnitasid, et mööda magnetridu on energeetiliselt lihtsam liikuda.

Need tulemused avavad uusi võimalusi aatomi liikumiste sihipäraseks juhtimiseks. Nanotehnoloogias võib see kaasa tuua teatud funktsioone täitvate pooljuhtide, katalüsaatorite ja kohandatud nanostruktuuride arendamise.

Sissevaade nanofüüsikasse

Berliini vabaülikool on tuntud oma paljude aastate nanofüüsika ja pinnafüüsika alaste teadmiste poolest. Tema uurimisvaldkonnad ulatuvad molekulide kui lülitite ja nanomootorite uurimisest kuni madalamõõtmeliste materjalideni. Teadustöö keskendub kvantmehaaniliste mõjude mõistmisele ja rakendamisele aatomisüsteemides. See hõlmab muu hulgas magnetpindade uurimist ja funktsionaliseeritud nanomaterjalide väljatöötamist aatomi täpsusega.

Selle valdkonna uusimad tehnoloogiad, nagu skaneeriv tunneldamine ja aatomjõumikroskoopia, võimaldavad teadlastel täpselt manipuleerida aatomistruktuuridega ja uurida põhjalikult kvantfüüsika nähtusi. Karlsruhe Tehnoloogiainstituut (KIT) viib läbi teoreetilisi ja eksperimentaalseid uuringuid, et toota uusi nanosüsteeme ja mõista nende omadusi elektrooniliste komponentide täiustamiseks.

Erinevad nanofüüsika valdkonna kursused ja seminarid pakuvad üliõpilastele ja teadlastele võimalust tegeleda päevakajaliste teemade ja meetoditega. See hõlmab ka spetsiaalseid loenguid kõrgtehnoloogilistest tehnikatest, nagu elektronmikroskoopia, röntgenfüüsika ja kvanttehnoloogiad.

Avastus, et magnetism võib mõjutada aatomite liikuvust, võib sillutada teed uuenduslikele arengutele materjaliteaduses ja mujal. Dünaamilised interaktsioonid aatomite ja magnetpindade vahel võivad võimaldada uusi rakendusi andmesalvestuses, nanotehnoloogias ja materjalide arendamisel.

Kokkuvõttes näitavad uuringud, et aatomi liikumise suunda ja kiirust saab tulevikus palju täpsemalt kontrollida, millest võib teadusele ja tööstusele olla kaugeleulatuv kasu.