تغییر اسپین الکترون‌های مولکول کشیده‌شده

فیزیک‌دانان آمریکایی موفق به ابداع روشی شدند که با آن می‌توان خواص مغناطیسی تک‌مولکول‌ها را در حالتی که آنها در حالت کشیده‌شده هستند، محاسبه کرد.

فیزیک‌دانان آمریکایی موفق به ابداع روشی شدند که با آن می‌توان خواص مغناطیسی تک‌مولکول‌ها را در حالتی که آنها در حالت کشیده‌شده هستند، محاسبه کرد. با این روش می‌توان به مطالعه‌ی شیمی کوانتوم پرداخت و دریافت که اسپین الکترون چگونه روی عبور الکترون از درون ساختار تک‌مولکول اثر می‌گذارد. از این روش می‌توان در دستگاه‌های اسپینترونیک استفاده کرد. دستگاه‌های اسپینترونیک از اسپین برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌کند.

در سال ۱۹۶۴ دانشمند ژاپنی، دکتر کوندو، روشی را ارائه کرد که در آن می‌توان هدایت الکترون را بررسی کرد. او نشان داد که در دمای بسیار پایین، الکترون بخش هدایت در فلزاتی مانند طلا می‌تواند با الکترون‌های اسپین مخالف خود جفت و در نهایت باعث کاهش هدایت الکتریسیته شود که به این پدیده اثر کوندو گفته می‌شود. زمانی که ماده کوچک باشد و ابعاد آن در حد یک مولکول مانند نقاط کوانتومی یا مولکول‌های مغناطیسی کاهش یابد ، تغییراتی رخ می‌دهد. در مولکول‌های غیر مغناطیسی و نقاط کوانتومی، هدایت را نیروی دافعه‌ی الکترواستاتیک موجود میان الکترون در فلز، و الکترون در مولکول تعیین می‌کند. برای جهش از یک الکترود به الکترود دیگر (در چیدمانی شبیه تصویر فوق)، الکترون باید از این سد عبور کند. در مواد مغناطیسی به‌دلیل وجود برهم‌کنش مشابه اثر کوندو این سد کاهش یافته و الکترون می‌تواند به دیگر مولکول‌ جهیده و خود را به‌سوی دیگری برساند. هر چند این اثر در مولکول‌ها و نقاط کوانتومی با یک الکترون مغناطیسی بررسی شده؛ اما با تعمیم این تحقیق به سیستم‌های دارای اسپین‌های بیشتر می‌توان رفتار الکترون در مواد مغناطیسی را بهتر درک کرد. برای این کار، یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه کرنل برای اولین بار به بررسی رزونانس کوندو در مولکولی تک‌اسپینی پرداختند. آنها نشان دادند که این رزونانس با کشیده شدن مولکول در یک جهت افزایش می‌یابد.

این گروه تحقیقاتی یک پل (رجوع به تصویر) ۵۰۰ نانومتری را ایجاد کردند و یک مولکول کبالت در میان پل قرار دادند. آنها با کشیدن این مولکول دریافتند که رزونانس در آن به دو پیک شکافته شد که دلیل آن، از بین رفتن تقارن مکعبی در مولکول بر اثر کشیده شدن است. این گروه تحقیقاتی با تغییر میدان مغناطیسی و بررسی تأثیر آن در مقدار شکاف ثابت کردند که این پدیده رزونانس کوندو است که در مولکول تک‌اسپینی دیده می‌شود.

محققان دانشگاه کرنل همچنین به بررسی چگونگی تغییرات هدایت در ولتاژ صفر و بررسی تغییرات آن در حالتی که نمونه از ۱٫۶ کلوین تا ۳۰ کلوین گرم شود، پرداختند. آنها درصدد تکرار آزمایش و استفاده از مواد مغناطیسی به جای طلا در الکترود‌ها هستند.