Studiul magnetismului unui singur atom

0

Cercetatorii au demonstrat pentru prima data limita maxima teoretica a energiei necesare sa controleze magnetismul unui singur atom. Munca fundamentala poate avea implicatii majore in viitorul studiului cercetarii si tehnologiei magnetismului.

Cercetatorii au dezvoltat o metoda pentru a determina anizotropia unui singur atom de cobalt
Imagine: © Zerbor / Fotolia
Aparatele magnetice precum hard discurile, memoria RAM, magnetii moleculari si computerele cuantice depind de manipularea proprietatilor magnetice. Intr-un atom, magnetismul se naste din miscarea de rotatie si momentul orbital al electronilor sai. Anizotropia magnetica descrie cum depind proprietatile magnetice ale atomului de orientarea orbitelor electronilor relative la structura unui material. De asemenea acestea produc directia si stabilitatea magnetismului. Cercetatorii condusi de catre EPFL (descoperiri publicate in revista Science) au combinat diverse metode experimentale si computationale pentru a masura pentru prima data energia necesara pentru a schimba anizotropia magnetica a unui singur atom de cobalt. Metodologia si descoperirile acestora pot avea un impact major asupra domeniului studiilor fundamentale ale magnetismului unui singur atom si ale unei singure molecule pentru a le aplica in arhitectura aparatelor spintronice.

Magnetismul este folosit pe larg in tehnologii variate, incepand cu hard discurile pana la rezonanta magnetica si chiar in arhitectura computerelor cuantice. In teorie, fiecare atom sau molecula are potentialul de a fi magnetic, deoarece depinde de miscarea electronilor sai. Electronii se misca in doua feluri: Rotatie, ce poate fi vazuta ca o miscare de rotatie in jurul unei axe care trece prin electron si Revolutie, care se refera  la miscarea electronului in jurul nucleului atomului. MIscarile de rotatie si revolutie dau nastere magnetismului, in mod similar cum un curent electric care circula intr-o bobina produce un camp magnetic. Directia de rotatie a electronilor, in consecinta, defineste directia magnetismului in interiorul materialului.

Proprietatile magnetice ale materialului au anumite „preferinte” sau „incapatanari” intr-o anumita directie. Acest fenomen se cheama „anizotropie magnetica” si se manifesta sub forma unei „dependente directionale” a magnetismului unui anumit material. Pentru schimbarea acestei „preferinte” este nevoie de o anumita cantitate de energie. Energia totala ce este corespunzatoare anizotropiei magnetice a unui material este constrangerea fundamentala pentru acordul fin al dispozitivelor precum memoria RAM, hard discurile computerelor si chiar al computerelor cuantice, ce folosesc stari diferite de rotatie ca unitati distincte de informatie, sau „qubits” (cubiti).

Echipa de la Harald Brune EPFL, in colaborare cu cercatatori de la ETH Zurich, Paul Scherrer Institute si IBM Almaden Research Center, a pus bazele unei metode pentru a determina anizotropia magnetica maxim posibila pentru un singur atom de cobalt, care este catalogat drept un „metal de tranzitie” si este folosit pe larg in fabricatia magnetilor permanenti ca si in industria inregistrarilor magnetice pentru stocarea datelor.

Cercetatorii au folosit o tehnica numita spectroscopie tunelara a electronilor pentru a observa starile cuantice de rotatie a unui singur atom de cobalt legat de un strat de MgO. Tehnica foloseste scalarea la nivel atomic ce permite trecerea (sau „tunelarea”) electronilor catre atomul de cobalt lipit. Totusi, in momentul in care electronii s-au tunelat, ei au transferat energie atomului de cobalt, inducand schimbari in proprietatile de rotatie ale electronilor sai.

„Computerele cuantice folosesc stari cuantice ale materiei, iar proprietatile magnetice sunt asemenea stari cuantice”, spune Harald Brune. Ele au o durata de viata si se poate folosi suprafata individuala a atomilor absorbiti pentru a crea qubiti. Sistemul nostru este un model pentru o asemenea stare. Ea ne permite sa optimizam proprietatile cuantice, fiind in acest fel mai usor decat in metoda folosita anterior, pentru ca stim exact unde este atomul de cobalt relativ la stratul de MgO.

sursa: 

Află cum să scapi de oboseală și să-ți crești nivelul de vitalitate

Share.

About Author

Razvan este arhitect, ca si formare, un spirit-ghid, ca si chemare.

Leave A Reply

Citește articolul precedent:
Mesajele rudelor plecate în cealaltă dimensiune

  Vorbeam de curând cu o persoană avizată despre felul în care ne influenţează viaţa ”cei plecați” – rudele care...

Închide