Атомы помогли в управлении индивидуальными спинами

Международная группа физиков продемонстрировала возможность поменять намагниченность материалов за счет правильного подбора атомов, окружающих атомы ферромагнитного материала. Подробности со ссылкой на публикацию ученых из Великобритании, Германии, Испании, Португалии и США в журнале Nature nanotechnology содержатся в сообщении университетского колледжа в Лондоне.

Экспериментаторы из Лондонского нанотехнологического центра провели серию опытов с медной пластиной, отдельные участки которой были покрыты слоем из нитрида меди толщиной всего в один атом. По покрытым нитридом меди квадратным «островкам» при помощи иглы сканирующего туннельного микроскопа перемещали атомы кобальта, попутно определяя ориентацию их спина.

Как удалось выяснить, вдали от краев «островка» обусловленная наличием спина частицы энергия была выше, чем вблизи границы с чистой медью. Возможность управлять спином отдельных атомов при помощи изменения их окружения, может, по мнению авторов исследования, быть востребована в магнитной записи данных.

Спин атомов играет ключевую роль в намагничивании веществ. Спином физики называют квантовую характеристику частиц, которая может быть представлена как их собственный магнитный момент: с поправкой на то, что говорить о кольцевом токе (необходимом для появления магнитного поля в классической физике) внутри точечного электрона или даже внутри атомного ядра не приходится.

Спин отличается от классического магнитного момента также тем, что не может быть ориентирован в произвольном направлении, а перескакивает из состояния «вверх» в состояние «вниз» так же, как меняется значение других квантовых величин (например, энергии атома). Управление спином частиц (прежде всего, электронов) позволяет создавать устройства, которые оперируют потоками частиц с учетом не только их заряда, но и этой квантовой характеристики. Теоретически, спиновые устройства могут превзойти обычные по производительности и энергоэффективности.