(Phys.org) - Nano-linten van silicium die zijn geconfigureerd zodat de atomen op kippengaas lijken, zouden de sleutel kunnen zijn tot gegevensopslag- en informatieverwerkingssystemen met ultrahoge dichtheid van de toekomst.

Dit was een belangrijke bevinding van een team van wetenschappers onder leiding van Paul Snijders van het Oak Ridge National Laboratory van het Department of Energy. De onderzoekers gebruikten scanning tunneling microscopie en spectroscopie om eerste principe-berekeningen – of modellen – te valideren die deze uitkomst jarenlang hadden voorspeld. De vondst, gedetailleerd in Nieuw tijdschrift voor natuurkunde , valideert deze theorie en zou wetenschappers dichter bij hun langetermijndoel kunnen brengen om op kosteneffectieve wijze magnetisme in niet-magnetische materialen te creëren.

"Terwijl wetenschappers veel tijd hebben besteed aan het bestuderen van silicium omdat het het werkpaard is voor de huidige informatietechnologieën, voor het eerst konden we duidelijk vaststellen dat de randen van nano-linten magnetische siliciumatomen bevatten, zei Snijders, een lid van de Materials Science and Technology Division.

De verrassing is dat hoewel bulksilicium niet-magnetisch is, de randen van nano-linten van dit materiaal zijn magnetisch. Snijders en collega's van ORNL, Argonne Nationaal Laboratorium, de Universiteit van Wisconsin en het Naval Research Laboratory hebben aangetoond dat de elektronenspins anti-ferromagnetisch zijn geordend, wat betekent dat ze afwisselend naar boven en naar beneden wijzen. Op deze manier geconfigureerd, de op en neer spin-gepolariseerde atomen dienen als effectieve vervangers voor conventionele nullen en enen die elektronen gemeen hebben, of opladen, huidig.

"Door gebruik te maken van de elektronenspins die voortkomen uit intrinsieke verbroken bindingen op met goud gestabiliseerde siliciumoppervlakken, we waren in staat om conventionele elektronisch geladen nullen en enen te vervangen door spins die op en neer wijzen, ', aldus Snijders.

Deze ontdekking biedt een nieuwe weg om laagdimensionaal magnetisme te bestuderen, merkten de onderzoekers op. Het belangrijkste is, dergelijke getrapte silicium-gouden oppervlakken bieden een atomair nauwkeurige sjabloon voor apparaten met één draai aan de ultieme limiet van gegevensopslag en -verwerking met hoge dichtheid.

"In de zoektocht naar kleinere en goedkopere magneten, elektromotoren, elektronica en opslagapparaten, het creëren van magnetisme in anderszins niet-magnetische materialen kan verstrekkende gevolgen hebben, ', aldus Snijders.