Los científicos de la Universidad de Estrasburgo, Francia, en estrecha colaboración con colegas de los centros de investigación en San Sebastián, España, y Jülich, Alemania, han logrado un avance en la detección de los momentos magnéticos de las estructuras a nanoescala.momentos visibles con una resolución hasta el nivel atómico utilizando un microscopio de túnel de exploración, un dispositivo que ha sido estándar en la ciencia durante muchos años. Los investigadores lo hicieron sensible a las propiedades magnéticas al colocar una pequeña molécula que contiene un átomo de níquel en la punta del microscopio.Los resultados publicados en la edición actual de ciencia abre un camino novedoso para lograr conocimientos fundamentales sobre estructuras a escala atómica y para el diseño de futuros dispositivos a escala atómica como dispositivos de almacenamiento a nanoescala y simuladores cuánticos.
Para explorar el mundo de átomos y moléculas individuales, los científicos usan microscopios que no dependen de un rayo de luz o electrones, sino que pueden verse como la última versión de un tocadiscos análogo. Estos instrumentos llamados microscopios de sonda de exploración utilizanextremo de una aguja afilada como punta para "leer" las ranuras creadas por los átomos y las moléculas en la superficie de soporte. Para detectar la proximidad entre la punta y la superficie, los científicos usan una pequeña corriente eléctrica que comienza a fluir cuando ambas están separadas porfracción de un nanómetro, es decir, millones de milímetros. La regulación de la punta para mantener esta distancia permite la obtención de imágenes topográficas al escanear la superficie.
Si bien la idea básica de dichos microscopios se desarrolló ya en 1980, solo durante la última década, los científicos de diferentes laboratorios han aprendido a ampliar las capacidades de estos microscopios diseñando inteligentemente el último extremo de su punta de prueba. Por ejemplo,Al unir una molécula pequeña, como CO o hidrógeno, se logró un aumento sin precedentes en la resolución espacial en el que la flexibilidad de la molécula hizo visibles incluso los enlaces químicos.
Del mismo modo, los autores de la publicación reciente en ciencia también especialmente diseñado el ápice de la punta para aportar una función novedosa a la punta afilada: lo hicieron sensible a los momentos magnéticos al colocar una molécula que contiene un solo átomo de níquel, un llamado imán molecular cuántico, en el ápice. Esta molécula puedese puede llevar eléctricamente a diferentes estados magnéticos con facilidad de una manera que actúa como un pequeño imán. Mientras que su estado fundamental no posee efectivamente ningún momento magnético, sus estados excitados tienen un momento magnético que detecta momentos cercanos que tienen una resolución espacial sin precedentes y altasensibilidad.
La importancia de este logro es múltiple. Por primera vez, este método permite obtener imágenes de estructuras de superficie en combinación con sus propiedades magnéticas en resolución atómica. El uso de una molécula como sensor activo hace que sea muy reproducible y fácil de implementaren instrumentos utilizados por otros grupos en todo el mundo que trabajan en el campo. Los momentos magnéticos "oscuros" de estructuras magnéticas complejas, que generalmente son difíciles de medir, se vuelven accesibles, lo cual es importante para comprender su estructura interna. Y el método ofrece otra ventaja.Debido a que el estado fundamental del sensor molecular no es magnético, la medición induce una mínima acción de retroceso en el sistema en estudio, importante para prevalecer los estados volátiles a nanoescala.
En resumen, con este trabajo, los científicos han ampliado su caja de herramientas a nanoescala con una nueva herramienta sensible a las propiedades magnéticas que será importante para futuras aplicaciones que van desde dispositivos de memoria a nanoescala hasta nuevos materiales o aplicaciones en el campo de la simulación cuántica y la informática.
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Materiales proporcionado por Forschungszentrum Juelich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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