Magnetizmus ovplyvňuje pohyby atómov: revolúcia v nanotechnológii!

Magnetizmus ovplyvňuje pohyby atómov: revolúcia v nanotechnológii!

Nový prielom v nanofyzike ukazuje, že magnetizmus dokáže riadiť pohyb jednotlivých atómov na povrchoch. Vedci z Kiel University (CAU) a University of Hamburg zistili, že atómy sa nepohybujú náhodne, ale pozdĺž magnetických radov, čo by mohlo mať významné dôsledky pre vedu o materiáloch a nanotechnológiu. Tieto výsledky boli publikované v časopise „Nature Communications“.

Vo svojich experimentoch výskumníci použili skenovací tunelový mikroskop na skúmanie pohybu atómov, ako je kobalt, ródium a irídium, na jednej vrstve mangánu, ktorá sa odparila na povrch rénia. Povrch bol magneticky usporiadaný a mal známe magnetické vlastnosti. Experimenty prebiehali pri extrémne nízkych teplotách blízkych absolútnej nule, čo dávalo predpoklady pre presné merania.

Mechanizmy pohybu atómov

Výskumná skupina zistila, že atómy vystavené pulzu prúdu sa pohybovali špecifickým smerom, ktorý bol ovplyvnený magnetickými vlastnosťami povrchu. To platilo aj pre nemagnetické atómy, čo naznačuje, že interakcia medzi atómami a magnetickým povrchom je rozhodujúca pre smer pohybu. Kvantovo-mechanické výpočty vykonané na superpočítačoch potvrdili, že je energeticky jednoduchšie pohybovať sa pozdĺž magnetických radov.

Tieto výsledky otvárajú nové možnosti pre cielené riadenie pohybov atómov. V nanotechnológii by to mohlo viesť k pokroku vo vývoji polovodičov, katalyzátorov a prispôsobených nanoštruktúr, ktoré môžu vykonávať špecifické funkcie.

Pohľad do nanofyziky

Slobodná univerzita v Berlíne je známa svojimi dlhoročnými odbornými znalosťami v oblasti nanofyziky a povrchovej fyziky. Jej výskumné oblasti siahajú od štúdia molekúl ako spínačov a nanomotorov až po nízkorozmerné materiály. Vedecká práca sa zameriava na pochopenie a využitie kvantových mechanických efektov v atómových systémoch. To zahŕňa okrem iného výskum magnetických povrchov a vývoj funkcionalizovaných nanomateriálov s atómovou presnosťou.

Najnovšie technológie v tejto oblasti, ako je skenovacie tunelovanie a mikroskopia atómovej sily, umožňujú výskumníkom presne manipulovať s atómovými štruktúrami a študovať fenomény kvantovej fyziky do hĺbky. Technologický inštitút v Karlsruhe (KIT) vykonáva teoretický a experimentálny výskum na výrobu nových nanosystémov a pochopenie ich vlastností na zlepšenie elektronických komponentov.

Rôzne kurzy a semináre z oblasti nanofyziky ponúkajú študentom a výskumníkom možnosť zaoberať sa aktuálnymi témami a metódami. To zahŕňa aj špeciálne prednášky o pokročilých technikách, ako je elektrónová mikroskopia, röntgenová fyzika a kvantové technológie.

Zistenie, že magnetizmus môže ovplyvniť atómovú mobilitu, by mohlo pripraviť cestu pre inovatívny vývoj v materiálovej vede a mimo nej. Dynamické interakcie medzi atómami a magnetickými povrchmi by mohli umožniť nové aplikácie v oblasti ukladania údajov, nanotechnológií a vývoja materiálov.

Celkovo výskum ukazuje, že smer a rýchlosť pohybu atómov možno v budúcnosti oveľa presnejšie kontrolovať, čo by mohlo mať ďalekosiahle výhody pre vedu a priemysel.