Første Billede Lavet Af En Atom Spinning

{h1}

Fysikere har opdaget en måde at spille med materiale på en subatomisk skala og nå frem til atomer til at manipulere elektronernes spinding.

Fysikere har opdaget en måde at spille med materiale på en subatomisk skala og nå frem til atomer til at manipulere elektronernes spinding. Desuden var forskerne i stand til at fange de første billeder af handlingen med et specielt mikroskop.

Spin er en af ​​tre grundlæggende egenskaber af elektroner, sammen med ladning og masse. I det væsentlige beskriver spin en elektrons vinkelmoment, som er relateret til den måde, som en elektron bevæger sig omkring et atoms kerne (som omfatter protonerne og neutronerne) - spin kan enten være "op" eller "ned".

I den nye undersøgelse udgjorde forskere hvordan man ændrede elektronernes omdrejning i koboltatomer (et metallelement med 27 protoner og 27 elektroner). De brugte et specialbygget mikroskop med et minuts jernbelastet spids til at "se" atomerne og skabe de første billeder af elektronens spin, der blev manipuleret.

På skalaer denne lille, er det umuligt at tage et billede ved hjælp af synligt lys, da bølgelængderne er større end de genstande, de ville afspejle. Men en teknik kaldet scanning tunneling mikroskopi gør det muligt for fysikere at mærke, hvad der foregår, ligesom en blind person, der læser blindeskrift, sagde studielederen Andre Kubetzka fra Tysklands Universitet i Hamburg. Spidsen af ​​det specielle mikroskop antages at være kun et enkelt atom bredt.

For at ændre elektronernes omdrejning i koboltatomer placerede Kubetzka og kollegaerne atomer på en overflade lavet af element mangan. Manganet blev arrangeret således, at dets elektroners spins varierede i et spiralmønster. Når fysikerne flyttede koboltatomer oven på denne spiral, skiftede elektronernes spind for at justere sig med elektronernes spin under dem. Således kunne forskerne observere et atom, der bevæger sig fra en position, hvor dets elektroner drejede op for at spinde ned.

"Ved at positionere koboltatomerne præcist på manganoverfladen, kan vi justere koboltatorns spin-retning", siger co-forsker Saw-Wai Hla fra Ohio University's Nanoscale and Quantum Phenomena Institute.

I mikroskopets billeder viste atomet sig som et enkelt fremspring, da et atoms netspin blev op, men når spidsen var nede, så atomet ud som et dobbelt fremspring med to toppe af lige højder.

"Formen er anderledes - det var en overraskelse," fortalte Kubetzka WordsSideKick.com. Forskerne mener, at disse forskellige former er resultatet af elektronerne, der rejser i forskellige orbitaler, eller mønstre omkring kernen, afhængigt af deres spins.

Undersøgelsen kunne føre til højteknologiske applikationer ned af vejen, siger forskerne. Der er et voksende område af elektronik kaldet spintronics, der sigter mod at opbygge hurtigere, mindre og mere effektive computere ved at manipulere atomspin. Spin up og spin down kunne repræsentere de to muligheder i en binær kode.

"Forskellige retninger i spin kan betyde forskellige tilstande til datalagring," sagde Hla. "Hukommelsesenhederne i de nuværende computere involverer titusindvis af atomer. I fremtiden kan vi muligvis bruge et atom og ændre computerens strøm af tusindvis."

Disse applikationer vil dog tage nogen tid, fordi det nuværende eksperiment blev udført i vakuum ved superkølede temperaturer. For at lave computer harddiske skal processen opvarmes til stuetemperatur, hvilket ville være svært, fordi de varmere atomer ville hoppe rundt og være meget mindre stabile.

  • Twisted Physics: 7 Seneste Mind-Blowing Findings
  • Album - Bag scenerne ved den største amerikanske Atom Smasher
  • Quest har til formål at skabe større atomarter og nye slags spørgsmål


Video Supplement: Atoms As Big As Mountains — Neutron Stars Explained.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com