دانشمندانی از دانشگاه اوهایو و دانشگاه هامبورگ آلمان توانستهاند اولین تصاویر اسپین را ثبت کنند.
ثبت اولین تصاویر از اسپین الکترونها
اگرچه دانشمندان ادعا میکنند که فناوری نوظهور اسپینترونیک میتواند جای الکترونیک
سنتی را در ساخت نسل جدیدی از رایانههای سریعتر، کوچکتر و کارآتر و نیز سایر
افزارههای پشرفته بگیرد ولی تاکنون کسی نتوانسته است اسپین- یک خاصیت کوانتومی
مربوط به الکترون- را در اتمهای منفرد به طور واقعی ببیند. اکنون، دانشمندانی از
دانشگاه اوهایو و دانشگاه هامبورگ آلمان توانستهاند اولین تصاویر اسپین را ثبت
کنند.
این پژوهشگران از یک میکروسکوپ سفارشی با نوک آهنی برای دستکاری اتمهای کبالت بر
روی یک صفحه منگنزی استفاده کردند. این تیم، از طریق میکروسکوپ تونلی روبشی، اتمهای
منفرد کبالت را بر روی سطحی جابجا میکرد که جهت اسپین الکترونها را تغییر میداد.
تصاویر گرفته شده توسط آنها نشان میدادند که اگر جهت اسپین بالاسو باشد آنگاه اتمها
به صورت یک برآمدگی یگانه ظاهر میشوند و اگر جهت اسپین پایین سو باشد آنها به صورت
برآمدگی دوگانه با ارتفاعهای یکسان دیده میشوند.
این مطالعه نشان میدهد که دانشمندان میتوانند اسپین را مشاهده و دستکاری کنند،
یافتهای که میتواند پیشرفت آتی حافظههای مغناطیسی نانومقیاس، رایانههای
کوانتومی و افزارههای اسپینترونیکی را تحت تأثیر قرار دهد.
ساو وای هلا، استادیار فیزیک از دانشگاه اوهایو، گفت: “جهتهای مختلف اسپین میتواند
به معنای حالتهای مختلف ذخیرهسازی داده قلمداد شوند. افزارههای حافظهای رایانههای
فعلی شامل دهها هزار اتم است. در آینده ما قادر خواهیم بود تنها از یک اتم استفاده
کنیم و توان رایانهها را هزاران برابر افزایش دهیم. “
برخلاف افزارههای الکترونیکی که گرما تولید میکنند، به نظر میآید که افزارههای
اسپینترونیکی اتلاف گرمایی کمتری داشته باشند.
این آزمایشها در خلا بسیار بالا و دمای ۱۰ کلوین با استفاده از هلیوم مایع انجام
پذیرفته است. قبل از اینکه بتوان از این خاصیت در حافظه سخت رایانهها استفاده کرد
لازم است که در دمای اتاق نیز قابل انجام باشد.
برای تصویربرداری از جهت اسپین، گروه مذکور نه تنها از یک فناوری جدید استفاده کرد،
بلکه از یک سطح منگنزی استفاده کرد که دارای اسپینی بود که به دانشمندان اجازه میداد
که به ترتیب اسپین اتمهای کبالت مورد نظر را دستکاری کنند.
این محققان نتایج خود را در مجلهی Nature Nanotechnology منتشر کردهاند.
