Впервые сфотографированы спины атомов

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 (Universit?t Hamburg).

Различие в спинах чётко проявляется в высоте и форме пиков на картинке, полученной туннельным микроскопом (иллюстрация Saw-Wai Hla, Ohio University).

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.