Magnetismi vaikuttaa atomien liikkeisiin: vallankumous nanoteknologiassa!

Magnetismi vaikuttaa atomien liikkeisiin: vallankumous nanoteknologiassa!

Uusi läpimurto nanofysiikassa osoittaa, että magnetismi voi ohjata yksittäisten atomien liikettä pinnoilla. Kielin yliopiston (CAU) ja Hampurin yliopiston tutkijat ovat havainneet, että atomeja ei liikuteta satunnaisesti, vaan magneettisia rivejä pitkin, millä voi olla merkittäviä vaikutuksia materiaalitieteeseen ja nanoteknologiaan. Nämä tulokset julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kokeissaan tutkijat käyttivät skannaustunnelointimikroskooppia tutkiakseen atomien, kuten koboltin, rodiumin ja iridiumin, liikettä yhdellä mangaanikerroksella, joka haihdutettiin reniumin pinnalle. Pinta oli magneettisesti järjestetty ja sillä oli tunnetut magneettiset ominaisuudet. Kokeet tehtiin äärimmäisen matalissa lämpötiloissa lähellä absoluuttista nollaa, mikä loi edellytykset tarkkoihin mittauksiin.

Atomiliikkeen mekanismit

Tutkimusryhmä havaitsi, että virtapulssille altistuneet atomit liikkuivat tiettyyn suuntaan, johon pinnan magneettiset ominaisuudet vaikuttivat. Tämä pätee myös ei-magneettisille atomeille, mikä osoittaa, että atomien ja magneettisen pinnan välinen vuorovaikutus on ratkaiseva liikesuunnan kannalta. Supertietokoneilla tehdyt kvanttimekaaniset laskelmat vahvistivat, että magneettirivejä pitkin on energisesti helpompi liikkua.

Nämä tulokset avaavat uusia mahdollisuuksia atomien liikkeiden kohdistettuun ohjaukseen. Nanoteknologiassa tämä voisi johtaa edistykseen sellaisten puolijohteiden, katalyyttien ja räätälöityjen nanorakenteiden kehittämisessä, jotka voivat suorittaa tiettyjä toimintoja.

Näkemyksiä nanofysiikasta

Berliinin vapaa yliopisto tunnetaan monivuotisesta nanofysiikan ja pintafysiikan asiantuntemuksestaan. Hänen tutkimusalueensa ulottuvat molekyylien tutkimuksesta kytkiminä ja nanomoottoreina pieniulotteisiin materiaaleihin. Tieteellinen työ keskittyy atomijärjestelmien kvanttimekaanisten vaikutusten ymmärtämiseen ja hyödyntämiseen. Tähän sisältyy muun muassa magneettisten pintojen tutkimus ja funktionalisoitujen nanomateriaalien kehittäminen atomitarkkuudella.

Alan uusimmat tekniikat, kuten pyyhkäisytunnelointi ja atomivoimamikroskopia, antavat tutkijoille mahdollisuuden manipuloida tarkasti atomirakenteita ja tutkia kvanttifysiikan ilmiöitä perusteellisesti. Karlsruhen teknologiainstituutti (KIT) tekee teoreettista ja kokeellista tutkimusta tuottaakseen uusia nanojärjestelmiä ja ymmärtääkseen niiden ominaisuuksia elektronisten komponenttien parantamiseksi.

Erilaiset nanofysiikan kurssit ja seminaarit tarjoavat opiskelijoille ja tutkijoille mahdollisuuden käsitellä ajankohtaisia ​​aiheita ja menetelmiä. Tämä sisältää myös erikoisluentoja edistyneistä tekniikoista, kuten elektronimikroskopiasta, röntgenfysiikasta ja kvanttitekniikoista.

Havainto siitä, että magnetismi voi vaikuttaa atomien liikkuvuuteen, voisi pohjustaa tietä innovatiiviselle kehitykselle materiaalitieteessä ja sen ulkopuolella. Atomien ja magneettisten pintojen väliset dynaamiset vuorovaikutukset voisivat mahdollistaa uusia sovelluksia tiedon varastoinnissa, nanoteknologiassa ja materiaalikehityksessä.

Kaiken kaikkiaan tutkimus osoittaa, että atomien liikkeen suuntaa ja nopeutta voidaan ohjata paljon tarkemmin tulevaisuudessa, mistä voi olla kauaskantoisia etuja tieteelle ja teollisuudelle.