Исследователям из Германии впервые удалось целенаправленно направлять отдельные атомы на магнитной поверхности в определенном направлении.
Исследователи работают со сканирующим туннельным микроскопом
Результаты эксперимента они обобщили в своем исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications. Это научное достижение открывает потенциал для нанотехнологий и хранения данных.

Давно предполагалось, что магнетизм может способствовать движению отдельных атомов. Однако ранее это не было подтверждено экспериментально.

Отдельные атомы обычно перемещаются по поверхностям, но это происходит довольно хаотично и непреднамеренно. Их движение в основном обусловлено симметрией поверхности. В науке этот процесс называется «диффузией», как указано в пресс-релизе.

Этот процесс диффузии используется при производстве полупроводников или наноструктур. Для точного изучения атомов исследователи из Кильского университета имени Христиана Альбрехта и Гамбургского университета использовали сканирующий туннельный микроскоп (вариант сканирующего зондового микроскопа, предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением).

Атомы кобальта, родия и иридия были помещены на слой марганца при температуре 4 градуса по Кельвину. Этот слой толщиной в один атом был ранее нанесен методом парового осаждения на поверхность, изготовленную из металлического рения. Такая структура приводит к образованию определенной и магнитно-упорядоченной поверхности. 

Исследователи обнаружили, что, хотя поверхность имеет правильную гексагональную структуру, атомы не движутся хаотично в этих шести направлениях после электрического импульса. Они следуют магнитным линиям на поверхности. Это работает даже в том случае, если сами атомы не являются магнитными, как, например, в случае родия и иридия.

Чтобы объяснить это явление, исследователи провели квантово-механические расчеты на суперкомпьютерах. Было показано, что атомам эффективнее двигаться вдоль магнитных линий.

«Это открывает новые возможности для целенаправленного управления атомными движениями — например, для приложений в нанотехнологиях, хранении данных или разработке новых материалов», — говорит Соумьяджоти Халдар, принимавший участие в исследовании.