Magnētisms ietekmē atomu kustības: revolūcija nanotehnoloģijās!

Magnētisms ietekmē atomu kustības: revolūcija nanotehnoloģijās!

Jauns sasniegums nanofizikā parāda, ka magnētisms var kontrolēt atsevišķu atomu kustību uz virsmām. Ķīles universitātes (CAU) un Hamburgas universitātes zinātnieki ir atklājuši, ka atomi netiek pārvietoti nejauši, bet gan pa magnētiskām rindām, kas varētu būtiski ietekmēt materiālu zinātni un nanotehnoloģiju. Šie rezultāti tika publicēti žurnālā "Nature Communications".

Savos eksperimentos pētnieki izmantoja skenēšanas tunelēšanas mikroskopu, lai pārbaudītu tādu atomu kā kobalta, rodija un irīdija kustību uz viena mangāna slāņa, kas tika iztvaicēts uz rēnija virsmas. Virsma bija magnētiski sakārtota, un tai bija zināmas magnētiskās īpašības. Eksperimenti tika veikti ārkārtīgi zemās temperatūrās tuvu absolūtai nullei, kas nodrošināja priekšnoteikumus precīziem mērījumiem.

Atomu kustības mehānismi

Pētnieku grupa atklāja, ka atomi, kas pakļauti strāvas impulsam, pārvietojās noteiktā virzienā, ko ietekmēja virsmas magnētiskās īpašības. Tas attiecās pat uz nemagnētiskiem atomiem, norādot, ka mijiedarbība starp atomiem un magnētisko virsmu ir ļoti svarīga kustības virzienam. Superdatoros veiktie kvantu mehāniskie aprēķini apstiprināja, ka enerģētiski ir vieglāk pārvietoties pa magnētiskajām rindām.

Šie rezultāti paver jaunas iespējas mērķtiecīgai atomu kustību kontrolei. Nanotehnoloģijā tas varētu veicināt pusvadītāju, katalizatoru un pielāgotu nanostruktūru izstrādi, kas var veikt noteiktas funkcijas.

Ieskats nanofizikā

Berlīnes Brīvā universitāte ir pazīstama ar savu daudzu gadu pieredzi nanofizikā un virsmu fizikā. Viņas pētniecības jomas ir no molekulu kā slēdžu un nanomotoru izpētes līdz zemu izmēru materiāliem. Zinātniskais darbs ir vērsts uz kvantu mehānisko efektu izpratni un izmantošanu atomu sistēmās. Tas cita starpā ietver magnētisko virsmu izpēti un funkcionalizētu nanomateriālu izstrādi ar atomu precizitāti.

Jaunākās tehnoloģijas šajā jomā, piemēram, skenēšanas tunelēšana un atomu spēka mikroskopija, ļauj pētniekiem precīzi manipulēt ar atomu struktūrām un padziļināti pētīt kvantu fizikas parādības. Karlsrūes Tehnoloģiju institūts (KIT) veic teorētiskus un eksperimentālus pētījumus, lai radītu jaunas nanosistēmas un izprastu to īpašības elektronisko komponentu uzlabošanai.

Dažādi kursi un semināri nanofizikas jomā piedāvā studentiem un pētniekiem iespēju risināt aktuālas tēmas un metodes. Tas ietver arī īpašas lekcijas par progresīvām metodēm, piemēram, elektronu mikroskopiju, rentgenstaru fiziku un kvantu tehnoloģijām.

Atklājums, ka magnētisms var ietekmēt atomu mobilitāti, varētu pavērt ceļu inovatīviem sasniegumiem materiālu zinātnē un ne tikai. Dinamiskā mijiedarbība starp atomiem un magnētiskajām virsmām varētu radīt jaunus lietojumus datu glabāšanā, nanotehnoloģijās un materiālu izstrādē.

Kopumā pētījums liecina, ka atomu kustības virzienu un ātrumu nākotnē var kontrolēt daudz precīzāk, kas varētu dot tālejošus ieguvumus zinātnei un rūpniecībai.