Magnetyzm wpływa na ruchy atomów: rewolucja w nanotechnologii!

Magnetyzm wpływa na ruchy atomów: rewolucja w nanotechnologii!

Nowy przełom w nanofizyce pokazuje, że magnetyzm może kontrolować ruch poszczególnych atomów na powierzchniach. Naukowcy z Uniwersytetu w Kilonii (CAU) i Uniwersytetu w Hamburgu odkryli, że atomy nie przemieszczają się losowo, ale wzdłuż rzędów magnetycznych, co może mieć znaczące implikacje dla materiałoznawstwa i nanotechnologii. Wyniki te opublikowano w czasopiśmie „Nature Communications”.

W swoich eksperymentach naukowcy wykorzystali skaningowy mikroskop tunelowy do zbadania ruchu atomów, takich jak kobalt, rod i iryd, na pojedynczej warstwie manganu odparowanego na powierzchnię renu. Powierzchnia była uporządkowana magnetycznie i miała znane właściwości magnetyczne. Eksperymenty przeprowadzono w ekstremalnie niskich temperaturach bliskich zera absolutnego, co stworzyło warunki do precyzyjnych pomiarów.

Mechanizmy ruchu atomów

Grupa badawcza odkryła, że ​​atomy wystawione na działanie impulsu prądu poruszały się w określonym kierunku, na co wpływały właściwości magnetyczne powierzchni. Dotyczyło to nawet atomów niemagnetycznych, co wskazuje, że interakcja między atomami a powierzchnią magnetyczną ma kluczowe znaczenie dla kierunku ruchu. Obliczenia mechaniki kwantowej przeprowadzone na superkomputerach potwierdziły, że energetycznie łatwiej jest poruszać się wzdłuż rzędów magnetycznych.

Wyniki te otwierają nowe możliwości ukierunkowanej kontroli ruchów atomów. W nanotechnologii może to prowadzić do postępu w rozwoju półprzewodników, katalizatorów i dostosowanych nanostruktur, które mogą pełnić określone funkcje.

Wgląd w nanofizykę

Wolny Uniwersytet w Berlinie znany jest z wieloletniej wiedzy specjalistycznej w zakresie nanofizyki i fizyki powierzchni. Jej obszary badawcze obejmują badanie cząsteczek jako przełączników i nanomotorów po materiały niskowymiarowe. Prace naukowe skupiają się na zrozumieniu i wykorzystaniu efektów mechaniki kwantowej w układach atomowych. Obejmuje to między innymi badania powierzchni magnetycznych i rozwój funkcjonalizowanych nanomateriałów z precyzją atomową.

Najnowsze technologie w tej dziedzinie, takie jak skaningowe tunelowanie i mikroskopia sił atomowych, umożliwiają naukowcom precyzyjne manipulowanie strukturami atomowymi i dogłębne badanie zjawisk fizyki kwantowej. Instytut Technologii w Karlsruhe (KIT) prowadzi badania teoretyczne i eksperymentalne w celu wyprodukowania nowych nanosystemów i zrozumienia ich właściwości w celu ulepszenia komponentów elektronicznych.

Różnorodne kursy i seminaria z zakresu nanofizyki oferują studentom i badaczom możliwość zajęcia się aktualnymi tematami i metodami. Obejmuje to również specjalne wykłady na temat zaawansowanych technik, takich jak mikroskopia elektronowa, fizyka rentgenowska i technologie kwantowe.

Odkrycie, że magnetyzm może wpływać na ruchliwość atomów, może utorować drogę innowacyjnym osiągnięciom w materiałoznawstwie i nie tylko. Dynamiczne interakcje między atomami i powierzchniami magnetycznymi mogą umożliwić nowe zastosowania w przechowywaniu danych, nanotechnologii i rozwoju materiałów.

Ogólnie rzecz biorąc, badania pokazują, że w przyszłości kierunek i prędkość ruchu atomów będzie można znacznie precyzyjniej kontrolować, co może przynieść daleko idące korzyści nauce i przemysłowi.