Magnetisme beïnvloedt atomaire bewegingen: revolutie in nanotechnologie!

Magnetisme beïnvloedt atomaire bewegingen: revolutie in nanotechnologie!

Een nieuwe doorbraak in de nanofysica laat zien dat magnetisme de beweging van individuele atomen op oppervlakken kan controleren. Wetenschappers van de Universiteit van Kiel (CAU) en de Universiteit van Hamburg hebben ontdekt dat atomen niet willekeurig worden verplaatst, maar langs magnetische rijen, wat aanzienlijke gevolgen zou kunnen hebben voor de materiaalkunde en nanotechnologie. Deze resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift “Nature Communications”.

In hun experimenten gebruikten de onderzoekers een scanning tunneling microscoop om de beweging van atomen zoals kobalt, rhodium en iridium op een enkele laag mangaan te onderzoeken die op een reniumoppervlak was verdampt. Het oppervlak was magnetisch geordend en had bekende magnetische eigenschappen. De experimenten werden uitgevoerd bij extreem lage temperaturen dichtbij het absolute nulpunt, wat de voorwaarden voor nauwkeurige metingen opleverde.

Mechanismen van atomaire beweging

De onderzoeksgroep ontdekte dat atomen die aan een stroompuls werden blootgesteld, in een specifieke richting bewogen, die werd beïnvloed door de magnetische eigenschappen van het oppervlak. Dit gold zelfs voor niet-magnetische atomen, wat aangeeft dat de interactie tussen de atomen en het magnetische oppervlak cruciaal is voor de bewegingsrichting. Kwantummechanische berekeningen uitgevoerd op supercomputers bevestigden dat het energetisch gemakkelijker is om langs de magnetische rijen te bewegen.

Deze resultaten openen nieuwe mogelijkheden voor de gerichte controle van atomaire bewegingen. In de nanotechnologie zou dit kunnen leiden tot vooruitgang in de ontwikkeling van halfgeleiders, katalysatoren en op maat gemaakte nanostructuren die specifieke functies kunnen vervullen.

Inzichten in nanofysica

De Vrije Universiteit van Berlijn staat bekend om haar jarenlange expertise op het gebied van nanofysica en oppervlaktefysica. Haar onderzoeksgebieden variëren van de studie van moleculen als schakelaars en nanomotoren tot laagdimensionale materialen. Het wetenschappelijke werk richt zich op het begrijpen en benutten van de kwantummechanische effecten in atomaire systemen. Dit omvat onder meer onderzoek naar magnetische oppervlakken en de ontwikkeling van gefunctionaliseerde nanomaterialen met atomaire precisie.

De nieuwste technologieën op dit gebied, zoals scanning tunneling en atomic force microscopie, stellen onderzoekers in staat atomaire structuren nauwkeurig te manipuleren en kwantumfysica-fenomenen diepgaand te bestuderen. Het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) voert theoretisch en experimenteel onderzoek uit om nieuwe nanosystemen te produceren en hun eigenschappen te begrijpen om elektronische componenten te verbeteren.

Een verscheidenheid aan cursussen en seminars op het gebied van nanofysica bieden studenten en onderzoekers de mogelijkheid om met actuele onderwerpen en methoden om te gaan. Hiertoe behoren ook speciale lezingen over geavanceerde technieken zoals elektronenmicroscopie, röntgenfysica en kwantumtechnologieën.

De ontdekking dat magnetisme de atomaire mobiliteit kan beïnvloeden, zou de weg kunnen vrijmaken voor innovatieve ontwikkelingen in de materiaalkunde en daarbuiten. De dynamische interacties tussen atomen en magnetische oppervlakken kunnen nieuwe toepassingen mogelijk maken in dataopslag, nanotechnologie en materiaalontwikkeling.

Over het algemeen laat het onderzoek zien dat de richting en snelheid van de atomaire beweging in de toekomst veel nauwkeuriger kan worden gecontroleerd, wat verstrekkende voordelen zou kunnen hebben voor de wetenschap en de industrie.