Onderzoekers van de University of Liverpool en University College London (UCL) hebben een nieuwe manier laten zien om een ​​enkel molecuul als magneetveldsensor te gebruiken.

In een onderzoek, gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie , het team laat zien hoe magnetisme de manier waarop elektriciteit door een enkel molecuul stroomt kan manipuleren, een belangrijke stap die de ontwikkeling mogelijk zou kunnen maken van magnetische veldsensoren voor harde schijven die maar een fractie zijn van hun huidige grootte.

Bij harde schijven, gemagnetiseerde gebieden op draaiende schijven worden gebruikt om informatie op te slaan. Terwijl de gemagnetiseerde gebieden een magnetische sensor passeren, ze veroorzaken schommelingen in de elektrische stroom die door de sensor vloeit, waardoor de gegevens kunnen worden gelezen. Door deze gebieden kleiner te maken, neemt de opslagcapaciteit van een harde schijf toe zonder deze groter te maken, maar vereist ook een kleinere sensor.

Fadi El Hallak, een onderzoeker aan de UCL die de studie bedacht en nu werkt voor Seagate Technology, zei:"Het maken van kleinere sensoren is niet triviaal. Het is moeilijk om magnetisme te gebruiken om de stroom die door objecten ter grootte van enkele moleculen vloeit te regelen, omdat de reactie op veranderingen in het magnetische veld vaak erg zwak is".

Om dit probleem te omzeilen, de onderzoekers ontwikkelden een methode om het effect van het magnetisme op de stroom van stroom in de detector te vergroten.

Mechanische tunneling

Eerst, ze creëerden een knooppunt waarin een enkel magnetisch molecuul zwak was gekoppeld aan twee metalen draden. De barrières tussen het molecuul en de nabijgelegen metalen waren zo hoog dat elektrische lading in de metalen niet over de barrières kon stromen.

Echter, een klein deel van de elektronen kan effectief door de barrières gaan door kwantummechanische tunneling te ondergaan, waardoor er een kleine stroom door het molecuul kan vloeien wanneer er een spanning over wordt aangelegd.

De wetenschappers hebben de kruising zo geconfigureerd dat het molecuul veel sterker verbonden was met de ene metalen draad dan met de andere. Het effect van het magnetische veld op de tunnelstroom wordt dan benut en sterk verbeterd.

Dr. Mats Persson, van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Liverpool, zei:"Dit onderzoek demonstreert een nieuw soort sensor met één molecuul voor magnetische velden, wat veelbelovend is voor het creëren van nieuwe computertechnologieën."