Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Delikate Beziehungen zwischen einzelnen Spins

28.02.2007
Wissenschaftler messen die magnetische Wechselwirkung zwischen einzelnen Atomen

Daten in den kleinsten elementaren Bausteinen - nämlich einzelnen magnetischen Atomen - zu speichern, ist ein Traum der Informationstechnologie. Diesem Traum ein Stück näher gekommen sind nun Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart und des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik in Halle.


Die Metallspitze eines Rastertunnelmikroskops über Kobaltatomen auf einer Kupferoberfläche. Durch diese Messanordnung detektierten die Wissenschaftler den Kondo-Effekt als Resonanz in der elektronischen Zustandsdichte. Bild: Max-Planck-Institut für Festkörperforschung

Zusammen mit Kollegen vom CNRS in Grenoble ist es ihnen gelungen, die Wechselwirkungen zwischen einzelnen magnetischen Atomen auf einer Metalloberfläche mit der Spitze eines Rastertunnelmikroskopes zu ertasten. Das Verständnis dieser Wechselwirkungen ist eine Voraussetzung dafür, um künftig Massenspeicher mit enormer Kapazität auf kleinstem Raum zu verwirklichen. (Physical Review Letters, 2. Februar 2007).

Max-Planck-Forscher haben mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops die Wechselwirkungen der Spins zweier benachbarter Kobaltatome auf einer Kupferoberfläche präzise gemessen. Diese Methode eröffnet nun neue Möglichkeiten, die Quantennatur magnetischer Phänomene zu erforschen und die physikalischen Grenzen magnetischer Datenspeicherung auszuloten. Denn sowohl für neue Massenspeicher als auch für die Erforschung der Grenzen herkömmlicher Speichermedien ist ein detailliertes Verständnis der Kopplung und der Dynamik einzelner Spins notwendig. Gleichzeitig vertiefen die Ergebnisse der Wissenschaftler das physikalische Verständnis der grundlegenden Wechselwirkungen zwischen den Spins einzelner magnetischen Atomen auf einer Metalloberfläche. Diese Wechselwirkungen wurden nämlich bereits in den 1950er Jahren theoretisch untersucht und konnten nun erstmals mit Messungen an einzelnen Atomen verglichen werden.

... mehr zu:
»Atom »Kobaltatome »Spin

Als Sonde für die magnetischen Wechselwirkungen haben die Forscher ein elektronisches Phänomen, den Kondo-Effekt, genutzt. Der Kondo-Effekt entsteht durch die Wechselwirkung des Spins eines magnetischen Atoms auf einer nichtmagnetischen Festkörperoberfläche mit den Elektronen eben dieser Oberfläche. Indem die Forscher die Veränderung der Kondo-Resonanz als Funktion des Abstands zwischen zwei benachbarten Kobaltatomen auf einer Kupferoberfläche detailliert auswerteten, konnten sie die Wechselwirkung der Spins der beiden Kobaltatome bestimmen. Die Wissenschaftler entdeckten zudem einen neuartigen magnetischen Zustand: Eine lineare Atomkette, in der die Spins dreier Atome wechselwirken und einen korrelierten Mischzustand bilden.

Um die magnetischen Wechselwirkungen zu bestimmen, benutzten die Forscher die Rastertunnelmikroskopie. Dabei wird eine leitende Oberfläche mit Hilfe einer Metallspitze abgetastet, wobei ein atomar aufgelöstes topographisches Abbild entsteht. Um die winzigen magnetischen Effekte messen zu können, mussten die Forscher die Experimente bei tiefen Temperaturen (-267.15 Grad Celsius) in einer vibrationsarmen und schallisolierten Umgebung durchführen. Bei diesen niedrigen Temperaturen ist einerseits die Bewegung der Atome eingefroren, was die Untersuchung einzelner Atome überhaupt erst ermöglicht, andererseits steigt die spektroskopische Auflösung des Mikroskops. Die Anordnung der Atome wurde präpariert, indem einzelne Moleküle, die die Kobaltatome enthalten, gezielt mit der Spitze des Rastertunnelmikroskops zerstört wurden.

Die Erkenntnisse der Max-Planck-Forscher über die magnetischen Wechselwirkungen einzelner Spins könnten Physikern helfen, magnetische Speichermedien weiter zu verbessern - oder auch neuartige Spin-basierte Informationstechnologien, wie beispielsweise Quanten-Computer, zu entwickeln.

Originalveröffentlichung:

P. Wahl, P. Simon, L. Diekhöner, V.S. Stepanyuk, P. Bruno, M.A. Schneider, K. Kern - Exchange Interaction between Single Magnetic Adatoms

Physical Review Letters, 2. Februar 2007

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Atom Kobaltatome Spin

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Biophysik - Blitzlicht aus der Nanowelt
24.04.2018 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Moleküle brillant beleuchtet
23.04.2018 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Nano-Ampel zeigt Risiko an

24.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Resteverwerter im Meeresboden

24.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Biophysik - Blitzlicht aus der Nanowelt

24.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics