Investigadores de las Universidades de Hamburgo y Kiel, en Alemania, han demostrado por primera vez que los átomos se pueden avanzar en nanomateriales por medio del magnetismo.
Los científicos utilizaron un microscopio de efecto túnel de barrido de alta sensibilidad para controlar átomos en una superficie magnética especialmente diseñada. El experimento se realizó a temperaturas cercanas al cero absoluto. Los científicos lograron colocar átomos individuales de cobalto, rodio e iridio sobre una única capa atómica de manganeso depositada cuidadosamente sobre un cristal de renio.
A pesar de la estructura hexagonal simétrica de la superficie, los átomos no mostraron un movimiento caótico, como cabría esperar debido a la termodifusión, sino que se movieron secuencialmente a lo largo de las trayectorias magnéticas correspondientes. Este experimento supone un importante paso adelante en el desarrollo de la difusión atómica, describe el movimiento de átomos en un material mediante el intercambio de lugares con vacantes en la estructura reticular. Este proceso desempeña un papel importante en la producción de semiconductores y la creación de nuevos nanomateriales.
Aunque los científicos ya habían predicho que el magnetismo podía afectar al movimiento de los átomos, ésta es la primera vez que se confirma experimentalmente. Es uno de los autores principales del estudio, D., profesor del Instituto de Física Teórica y Astrofísica de la Universidad de California, Stefan Heinze, junto con D., Profesor Asociado del Departamento de Física y Astrofísica Soumya Jyoti Haldar realizó cálculos de mecánica cuántica utilizando una red informática para explicar este fenómeno.
Los resultados ayudaron a los científicos a descubrir que incluso los átomos de rodio e iridio siguieron pistas magnéticas. Los científicos explican que la interacción entre la superficie y los átomos genera una pequeña momento magnético incluso en elementos que no son magnéticos por naturaleza. Estos momentos coinciden con la dirección magnética de la capa de manganeso, haciendo que los átomos se muevan a lo largo de determinadas direcciones magnéticas.
Otros estudios han demostrado que es energéticamente más fácil para los átomos moverse a lo largo de las filas magnéticas que a través de ellas, debido a la interacción magnética entre los átomos del centro y de la superficie del material. Los investigadores compararon esto con con pequeños imanes de varilla que se alinean unos contra otros.
Según Soomjyoti de Haldar, La magnetización se produce debido al momento magnético del átomo en elementos magnéticos, como el cobalto. No Los átomos magnéticos, como el rodio y el iridio, cuando interactúan con una superficie, inducen un pequeño momento magnético que afecta a la dirección de su movimiento.
«Las propiedades magnéticas de la superficie pueden afectar a la movilidad de los átomos individuales. Esto abre nuevas posibilidades para controlar el movimiento de los átomos, por ejemplo en aplicaciones relacionadas con la nanotecnología, el almacenamiento de datos o el desarrollo de nuevos materiales», — explica Soumya Jyoti Haldar.
Simultáneamente, robot y material — en Princeton creado «Metabot».
Los resultados del estudio se publicaron en la revista Nature
Fuente: Interesting Engineering
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