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ERC

FURORE Risultato in breve

Project ID: 226180
Finanziato nell'ambito di: FP7-IDEAS-ERC
Paese: Germania

Nuova ricerca esamina il magnetismo dei singoli atomi

Un progetto finanziato dall’UE ha osservato meglio le interazioni magnetiche e le proprietà dei singoli atomi, che possono essere dei candidati per la memorizzazione dei dati miniaturizzata e per dispositivi spintronici per la realizzazione dell’informatica quantistica.
Nuova ricerca esamina il magnetismo dei singoli atomi
Nell’ambito del progetto FURORE (Fundamental studies and innovative approaches of research on magnetism), i ricercatori hanno usato degli innovativi approcci sperimentali per studiare le individuali proprietà magnetiche dei singoli atomi su superfici metalliche e semiconduttrici.

Il team del progetto ha dimostrato la capacità di misurare la risposta alla magnetizzazione di singoli atomi magnetici (ferro) adsorbiti su un substrato non magnetico (rame) con l’uso di un microscopio a effetto tunnel con una punta a spin polarizzato. Subito dopo la caratterizzazione dettagliata di queste interazioni dipendenti dalla distanza che provocano l’allineamento o l’anti-allineamento di coppie di atomi di ferro alla magnetizzazione della punta in base alla loro spaziatura atomica, il team ha creato una mappa delle interazioni magnetiche. Lo studio delle interazioni magnetiche dalle curve di magnetizzazione dei singoli atomi suggerisce che in futuro i singoli atomi potrebbero essere usati per memorizzare le informazioni nei dispositivi.

Usando il metodo del microscopio a effetto tunnel con spin polarizzato (SP-STM), i membri del progetto sono riusciti a costruire complesse nanostrutture magnetiche artificiali. Le catene lineari di ferro appena formate e le nanostrutture frustrate per quanto riguarda lo spin hanno mostrato la capacità di essere combinate con isole ferromagnetiche, realizzando in tal modo una porta logica per tutti gli spin a livello atomico.

I ricercatori hanno quindi usato una tecnica chiamata spettroscopia di tunnelling anelastico elettronica (IETS) per sondare gli stati dello spin quantico di un singolo atomo di ferro legato a strati di rame, argento o platino. La tecnica utilizza una punta di scansione con le dimensioni di un atomo che consente il passaggio di elettroni all’atomo di ferro legato. Gli elettroni che attraversano il tunnel trasferivano energia all’atomo di ferro, inducendo dei cambiamenti nelle sue proprietà di spin.

Questo esperimento ha mostrato che la nube di elettroni di conduzione del substrato gioca un ruolo importante nel limitare la durata delle eccitazioni di spin del ferro. I ricercatori hanno anche combinato SP-STM e IETS per rivelare le dinamiche di spin guidate dalla corrente di magneti quantici costruiti artificialmente formati solo da pochi atomi.

Due tecniche complementari sono state usate per leggere la curva di magnetizzazione e misurare le eccitazioni magnetiche di singoli atomi droganti legati a semiconduttori. I risultati hanno mostrato che un atomo drogante magnetico può fungere da magnetometro di dimensione atomica per misurare la magnetizzazione della nube di elettroni sulla superficie del semiconduttore.

I membri del progetto hanno ideato un metodo sperimentale chiamato spettroscopia della forza di scambio magnetico, che consente la misurazione quantitativa della forza dell’interazione di scambio magnetico tra i singoli stati di spin della punta magnetica e gli atomi campioni attraverso uno spazio vuoto. Le attività sperimentali sono state completate da studi teorici sui meccanismi di perdita dell’energia tra la punta e il campione.

La ricerca pionieristica di FURORE sulle curve di magnetizzazione e sulle interazioni magnetiche di singoli atomi è fondamentale per lo sviluppo di nuovi dispositivi con capacità di memorizzazione ed efficienza migliorate.

Informazioni correlate

Keywords

Magnetismo, singoli atomi, interazioni magnetiche, informatica quantistica, FURORE
Numero di registrazione: 188358 / Ultimo aggiornamento: 2016-08-22
Dominio: Energia