(PhysOrg.com) -- Hoewel wetenschappers beweren dat de opkomende technologie van spintronica conventionele elektronica kan overtreffen voor het bouwen van de volgende generatie snellere, kleiner, efficiëntere computers en hightech apparaten, niemand heeft tot nu toe de spin - een kwantummechanische eigenschap van elektronen - in individuele atomen gezien. In een studie gepubliceerd als Advance Online Publication in het tijdschrift Natuur Nanotechnologie op zondag, natuurkundigen van de Universiteit van Ohio en de Universiteit van Hamburg in Duitsland presenteren de eerste beelden van spin in actie.

De onderzoekers gebruikten een op maat gemaakte microscoop met een met ijzer beklede punt om kobaltatomen op een plaat mangaan te manipuleren. Door middel van scanning tunneling microscopie, het team verplaatste individuele kobaltatomen op een oppervlak dat de richting van de spin van de elektronen veranderde. Beelden die door de wetenschappers zijn gemaakt, toonden aan dat de atomen als een enkel uitsteeksel verschenen als de spinrichting naar boven was, en als dubbele uitsteeksels met gelijke hoogte wanneer de draairichting naar beneden was.

De studie suggereert dat wetenschappers spin kunnen observeren en manipuleren, een bevinding die van invloed kan zijn op de toekomstige ontwikkeling van magnetische opslag op nanoschaal, kwantumcomputers en spintronische apparaten.

"Verschillende richtingen in spin kunnen verschillende toestanden betekenen voor gegevensopslag, " zei Saw-Wai Hla, een universitair hoofddocent natuurkunde en astronomie aan het Nanoscale and Quantum Phenomena Institute van de Universiteit van Ohio en een van de belangrijkste onderzoekers van het onderzoek. "De geheugenapparaten van de huidige computers bevatten tienduizenden atomen. In de toekomst zullen we kunnen misschien één atoom gebruiken en de kracht van de computer met duizenden veranderen."

In tegenstelling tot elektronische apparaten, die warmte afgeven, Op spintronica gebaseerde apparaten zullen naar verwachting minder vermogensdissipatie ervaren.

De experimenten werden uitgevoerd in een ultrahoog vacuüm bij de lage temperatuur van 10 Kelvin, met behulp van vloeibaar helium. Onderzoekers zullen het fenomeen bij kamertemperatuur moeten observeren voordat het kan worden gebruikt in harde schijven van computers.

Maar de nieuwe studie suggereert een pad naar die toepassing, zei hoofdauteur Andre Kubetzka van de Universiteit van Hamburg. Om de draairichting af te beelden, het team gebruikte niet alleen een nieuwe techniek, maar ook een mangaanoppervlak met een spin die, beurtelings, stelde de wetenschappers in staat om de spin van de kobaltatomen die worden bestudeerd te manipuleren.

"De combinatie van atoommanipulatie en spingevoeligheid geeft een nieuw perspectief op het construeren van structuren op atomaire schaal en het onderzoeken van hun magnetische eigenschappen, ' zei Kubetzka.