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FURORE Resultado resumido

Project ID: 226180
Financiado con arreglo a: FP7-IDEAS-ERC
País: Alemania

Una nueva investigación explora el magnetismo de los átomos individuales

Un proyecto financiado por la UE examinó de forma más precisa las interacciones y propiedades magnéticas de los átomos individuales que pueden optar al almacenamiento de datos miniaturizados, así como de dispositivos espintrónicos para la aplicación de la computación cuántica.
Una nueva investigación explora el magnetismo de los átomos individuales
Dentro del proyecto FURORE (Fundamental studies and innovative approaches of research on magnetism), los investigadores utilizaron enfoques experimentales innovadores para estudiar las propiedades magnéticas particulares de átomos individuales en superficies metálicas y semiconductoras.

El equipo del proyecto demostró la capacidad para medir la respuesta de magnetización de los átomos magnéticos individuales (hierro) adsorbidos sobre un sustrato no magnético (cobre) con el uso de un microscopio de barrido de efecto túnel con una punta de espín polarizada. Después de realizar una caracterización detallada de estas interacciones dependientes de la distancia que hacían que los pares de átomos de hierro se alinearan o no con la magnetización de la punta en función de su espaciado atómico, el equipo creó una hoja de ruta de las interacciones magnéticas. El estudio de las interacciones magnéticas de las curvas de magnetización de un solo átomo sugiere que, en el futuro, se podrían utilizar átomos individuales para almacenar información en dispositivos.

Usando el método de la microscopía de efecto túnel de espín polarizado (SP-STM), los miembros del proyecto construyeron con éxito nanoestructuras magnéticas artificiales complejas. Las cadenas lineales de hierro recién formadas y las nanoestructuras de espín frustrado mostraron la capacidad de combinarse con islas ferromagnéticas, de tal modo que obtuvieron una puerta lógica de espín completo a nivel atómico.

A continuación, los investigadores utilizaron una técnica llamada «espectroscopia de efecto túnel de electrón inelástico» (IETS) para investigar los estados cuánticos del espín de un único átomo de hierro unido a las capas de cobre, plata o platino. La técnica utiliza una punta de barrido del tamaño de un átomo que permite el paso de electrones al átomo de hierro unido. Los electrones que realizaron el efecto túnel transfirieron energía al átomo de hierro, provocando cambios en las propiedades del espín de hierro.

Este experimento demostró que la nube de electrones de conducción del sustrato desempeña un papel importante en la limitación de la vida útil de las excitaciones del espín de hierro. Los investigadores también combinaron SP-STM e IETS para revelar la dinámica de los espines de imanes cuánticos artificialmente construidos impulsados por corriente que constan sólo de unos pocos átomos.

Se utilizaron dos técnicas complementarias para leer la curva de magnetización y medir las excitaciones magnéticas de los átomos dopantes individuales unidos a semiconductores. Los resultados mostraron que un átomo dopante magnético puede servir como magnetómetro de tamaño atómico para la medición de la magnetización de la nube de electrones en la superficie del semiconductor.

Los miembros del proyecto fueron pioneros de un método experimental llamado «espectroscopia de fuerza de intercambio magnético», que permite la medición cuantitativa de la fuerza de la interacción del intercambio magnético entre estados individuales del espín de la punta magnética y los átomos de muestra a través de una banda de vacío. Las actividades experimentales se complementaron con estudios teóricos sobre los mecanismos de pérdida de energía entre la punta y la muestra.

La investigación pionera de FURORE sobre las curvas de magnetización de un solo átomo y las interacciones magnéticas es crucial para el desarrollo de nuevos dispositivos con mayor capacidad de almacenamiento y eficiencia.

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Palabras clave

Magnetismo, átomos individuales, interacciones magnéticas, computación cuántica, FURORE
Número de registro: 188358 / Última actualización el: 2016-08-22
Dominio: Energía