Magnetism påverkar atomrörelser: revolution inom nanoteknik!

Magnetism påverkar atomrörelser: revolution inom nanoteknik!

Ett nytt genombrott inom nanofysiken visar att magnetism kan kontrollera enskilda atomers rörelse på ytor. Forskare vid Kiel University (CAU) och University of Hamburg har upptäckt att atomer inte flyttas slumpmässigt, utan längs magnetiska rader, vilket kan ha betydande konsekvenser för materialvetenskap och nanoteknik. Dessa resultat publicerades i tidskriften "Nature Communications".

I sina experiment använde forskarna ett scanning tunnelmikroskop för att undersöka rörelsen av atomer som kobolt, rodium och iridium på ett enda lager av mangan som avdunstades på en rheniumyta. Ytan var magnetiskt ordnad och hade kända magnetiska egenskaper. Experimenten genomfördes vid extremt låga temperaturer nära absolut noll, vilket gav förutsättningar för exakta mätningar.

Mekanismer för atomär rörelse

Forskargruppen fann att atomer som utsätts för en strömpuls rörde sig i en specifik riktning, vilket påverkades av ytans magnetiska egenskaper. Detta gällde även för icke-magnetiska atomer, vilket indikerar att interaktionen mellan atomerna och den magnetiska ytan är avgörande för rörelseriktningen. Kvantmekaniska beräkningar utförda på superdatorer bekräftade att det är energetiskt lättare att röra sig längs de magnetiska raderna.

Dessa resultat öppnar upp nya möjligheter för riktad kontroll av atomära rörelser. Inom nanoteknik kan detta leda till framsteg i utvecklingen av halvledare, katalysatorer och skräddarsydda nanostrukturer som kan utföra specifika funktioner.

Insikter i nanofysik

Fria universitetet i Berlin är känt för sin mångåriga expertis inom nanofysik och ytfysik. Hennes forskningsområden sträcker sig från studiet av molekyler som switchar och nanomotorer till lågdimensionella material. Det vetenskapliga arbetet fokuserar på att förstå och utnyttja de kvantmekaniska effekterna i atomsystem. Detta innefattar bland annat forskning kring magnetiska ytor och utveckling av funktionaliserade nanomaterial med atomär precision.

Den senaste tekniken inom detta område, såsom scanning tunneling och atomic force microscopy, gör det möjligt för forskare att exakt manipulera atomära strukturer och studera kvantfysikfenomen på djupet. Karlsruhe Institute of Technology (KIT) bedriver teoretisk och experimentell forskning för att producera nya nanosystem och förstå deras egenskaper för att förbättra elektroniska komponenter.

En mängd olika kurser och seminarier inom nanofysikområdet ger studenter och forskare möjlighet att ta itu med aktuella ämnen och metoder. Här ingår även specialföreläsningar om avancerade tekniker som elektronmikroskopi, röntgenfysik och kvantteknik.

Upptäckten att magnetism kan påverka atomrörlighet kan bana väg för innovativ utveckling inom materialvetenskap och vidare. Den dynamiska interaktionen mellan atomer och magnetiska ytor skulle kunna möjliggöra nya tillämpningar inom datalagring, nanoteknik och materialutveckling.

Sammantaget visar forskningen att atomrörelsens riktning och hastighet kan styras mycket mer exakt i framtiden, vilket kan ha långtgående fördelar för vetenskapen och industrin.