Впервые сфотографированы спины атомов

Различие в спинах чётко проявляется в высоте

и форме пиков на картинке, полученной туннельным микроскопом

(иллюстрация Saw-Wai Hla, Ohio University).

Хотя учёные давно умеют манипулировать спином частиц и определять его, никто до сих пор не получал изображений, непосредственно показывающих различие в спине ряда соседних атомов. Этого добились физики из университетов Огайо (Ohio University) и Гамбурга (Universität Hamburg).

Исследователи применили специально построенный сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) с наконечником, покрытым железом, чтобы манипулировать разрозненными атомами кобальта, которые расположены на одноатомном слое марганца, лежащем, в свою очередь, на подложке из вольфрама.

Физики впервые показали, что могут не только менять направление спина отдельных атомов (перемещая их и меняя их связь с атомами подложки), но и выстраивать СТМ-изображения частиц с явно отличными в зависимости от спина формами пиков.

В частности, при ориентации спина точно вверх выступ получался единичным и высоким, а при направлении спина вниз — более низким и сдвоенным. (Подробности эксперимента раскрывает пресс-релиз университета и статья в Nature Nanotechnology.)

Фрагмент образца и СТМ-изображение участка, обведённого слева чёрным квадратом. Пики на рисунке – единичные атомы кобальта (иллюстрации David Serrate et al./Nature Nanotechnology).

Авторы достижения полагают, что разработанная ими техника после ряда усовершенствований пригодится в спинтронике и, например, в создании новых систем хранения данных. Впрочем, пока сканирование образца проводилось при 10 кельвинах и в высоком вакууме, что явно не пригодно для практического применения.

Читайте о том, как впервые был получен прямой снимок анатомии молекулы, как поймали перепрыгивающие атомы в твёрдом теле, зачем придумали резонансный нанотомограф и чип – топологический изолятор, и узнайте, как выбитые атомы превратили графит в магнетик.