Erstes Bild gemacht von einem Atom-Spinning

Physiker haben eine Art zu spielen mit Materie auf subatomarer Ebene entdeckt in Atome zu manipulieren, den Spin von Elektronen zu erreichen. Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler die ersten Bilder der Aktion mit einem speziellen Mikroskop zu erfassen.

Spin ist eine der drei grundlegenden Eigenschaften der Elektronen, zusammen mit der Ladung und Masse. Im Grunde, Spin beschreibt Drehimpuls eines Elektrons, bezogen auf die Art und Weise, die ein Elektron bewegt sich um ein Atomkern (einschließlich der Protonen und Neutronen) – die Spin kann entweder nach "oben" oder "down".

In der neuen Studie Forscher herausgefunden wie man den Spin von Elektronen in Atomen Kobalt (ein metallisches Element mit 27 Protonen und Elektronen 27) zu ändern. Sie verwendet einen speziell angefertigten Mikroskop mit einer Minute Eisen beschichtete Spitze der Atome "sehen" und erstellen Sie die ersten Bilder des Elektronenspins, manipuliert zu werden.

Auf diesem kleinen Skalen ist es unmöglich, ein Bild mit sichtbarem Licht zu nehmen, da die Wellenlängen größer als die Objekte sind, die, denen Sie aus der widerspiegeln würde. Aber eine Technik namens scanning tunneling Microscopy kann Physiker zu fühlen, was vor sich geht, wie eine blinde Person lesen Braille, sagte Studienleiter André Kubetzka Deutschlands Universität Hamburg. Die Spitze des speziellen Mikroskops wird angenommen, dass nur ein einzelnes Atom breit.

Zum Ändern des Spin der Elektronen in den Atomen Kobalt Kubetzka und Kollegen die Atome auf eine Oberfläche, die das Element Mangan aus gelegt. Das Mangan wurde angeordnet, so dass seine Elektronen-Spins spiralförmig variiert. Wenn die Physiker die Kobalt-Atome auf diese Spirale, die Spins der Elektronen verschoben, um mit dem Spin der Elektronen unter ihnen ausrichten gelenkt. So konnten die Wissenschaftler beobachten ein Atoms bewegen aus einer Position, wo seine Elektronen Spin bis zu Spin down waren.

"Durch die präzise Positionierung der Kobalt-Atome auf der Oberfläche von Mangan, können wir die Spinrichtung der Kobalt-Atome tune", sagte Forscher Säge-Wai Hla der Ohio University nanoskaligen und Quanten-Phänomene-Institut.

In das Mikroskop Bilder wenn ein Atom net Spin up war, erschien das Atom als einen einzelnen Vorsprung, aber als dessen Spin-down war, sah das Atom wie eine doppelte Vorwölbung mit zwei Spitzen des gleichen Höhen.

"Die Form ist anders – das war eine Überraschung," sagte Kubetzka LiveScience. Die Wissenschaftler glauben, diese verschiedenen Formen ergeben sich aus der Elektronen Reisen in verschiedenen orbitalen oder Muster um den Atomkern, je nach ihrer Spins.

Die Studie zu High-Tech-Anwendungen auf der Straße führen könnte, sagte der Wissenschaftler. Es ist ein aufstrebendes Gebiet der Elektronik genannt Spintronik, die darauf abzielt, schneller, kleiner und leistungsfähiger Computer durch Manipulation atomarer Spin zu bauen. Spin up und Spin-down können die beiden Optionen in einen binären Code darstellen.

"Verschiedene Richtungen in Spin-Zustände für die Datenspeicherung bedeuten können," sagte Hla. "Die Speichergeräte von aktuellen Computern beinhalten Zehntausende von Atomen. In Zukunft können wir möglicherweise ein Atom zu verwenden und die Leistung des Computers zu ändern, zu Tausenden."

Diese Anwendungen werden jedoch einige Zeit dauern, weil das aktuelle Experiment in einem Vakuum bei Temperaturen Super gekühlt durchgeführt wurde. Um Computer-Festplatten zu machen, müsste der Prozess aufgeheizt werden auf Raumtemperatur, das wäre schwierig, weil die wärmer Atome hüpfen und viel weniger stabil sein würde.

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