El magnetismo guía a los átomos
Potencial del movimiento atómico controlado en nanotecnología y almacenamiento de datos
Normalmente, los átomos individuales se mueven en las superficies de forma bastante aleatoria, influidos principalmente por la simetría de la superficie. Este proceso, conocido como "difusión", desempeña un papel fundamental en la producción de semiconductores, en catalizadores o en la construcción de nanoestructuras. Los investigadores sospechaban desde hace tiempo que el magnetismo también podía influir en el movimiento de átomos individuales. Científicos de la Universidad de Kiel (CAU) y de la Universidad de Hamburgo han podido demostrarlo experimentalmente por primera vez: En una superficie magnética, los átomos pueden orientarse en una dirección determinada. Los resultados se publican en "Nature Communications".
Movimiento dirigido en lugar de casual
El equipo pudo demostrarlo con un microscopio de efecto túnel. A temperaturas cercanas al cero absoluto (cuatro grados Kelvin), colocaron átomos individuales de cobalto, rodio e iridio sobre una capa de manganeso de un grosor atómico exacto, depositada previamente mediante vapor sobre una superficie de renio. Esta estructura crea una superficie magnéticamente ordenada especialmente bien definida, en la que se conocen con precisión las propiedades magnéticas de cada una de las filas de átomos.
Aunque esta capa tiene una estructura hexagonal simétrica, los átomos no se mueven aleatoriamente en una de las seis direcciones posibles tras un breve impulso de corriente, sino siempre a lo largo de filas magnéticas, aunque los átomos no sean magnéticos, como en el caso del rodio o el iridio.
La mecánica cuántica ofrece la explicación
"Estos movimientos ya se habían predicho teóricamente, pero nunca se habían demostrado experimentalmente", explica el profesor Stefan Heinze, del Instituto de Física Teórica y Astrofísica de la Universidad de Kiel. Junto con su colega, el Dr. Soumyajyoti Haldar, realizó cálculos de mecánica cuántica en los superordenadores de la National Supercomputing Alliance (NHR) de Berlín para explicar el fenómeno.
Sus simulaciones muestran: Es energéticamente más fácil para los átomos moverse a lo largo de las filas magnéticas que a través de ellas. La razón estriba en una interacción magnética entre el átomo y los átomos de la superficie: ambos pueden imaginarse como diminutas barras magnéticas. En los átomos de elementos magnéticos como el cobalto, esta interacción está causada por su propio momento magnético. En el caso de los átomos de elementos no magnéticos como el rodio o el iridio, un pequeño momento magnético sólo está causado por la interacción con la superficie e influye en la dirección del movimiento. Por tanto, los átomos prefieren moverse a lo largo de las filas magnéticas de la superficie. Hasta ahora, los investigadores suponían que el magnetismo no desempeñaba ningún papel en el movimiento de los átomos individuales, pero los nuevos resultados refutan esta suposición.
"Las propiedades magnéticas de una superficie pueden influir en la movilidad de átomos individuales", afirma Soumyajyoti Haldar. "Esto abre nuevas posibilidades para controlar específicamente los movimientos atómicos - para aplicaciones en nanotecnología, almacenamiento de datos o el desarrollo de nuevos materiales, por ejemplo".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
