Het kunnen bepalen van magnetische eigenschappen van materialen met sub-nanometerprecisie zou de ontwikkeling van magnetische nanostructuren voor toekomstige spintronische apparaten aanzienlijk vereenvoudigen. In een artikel gepubliceerd in Natuurcommunicatie Natuurkundigen uit Uppsala zetten een grote stap in de richting van dit doel - ze stellen een nieuwe meetmethode voor en demonstreren die in staat is om magnetisme te detecteren vanaf gebieden zo klein als 0,5 nm ² .

Vanwege de steeds groeiende vraag naar krachtigere elektronische apparaten moeten de spintronic-componenten van de volgende generatie functionele eenheden hebben die slechts enkele nanometers groot zijn. Het is gemakkelijker om een ​​nieuw spintronisch apparaat te bouwen, als we het in voldoende detail kunnen zien. Dit wordt steeds lastiger met de snelle opmars van nanotechnologieën, vooral als we niet alleen een totaalbeeld nodig hebben "hoe het ding eruitziet", maar kennen ook de fysische eigenschappen ervan op nanoschaal. Een van de instrumenten die in staat zijn om zo gedetailleerd te kijken, is een transmissie-elektronenmicroscoop.

Elektronenmicroscoop is een uniek experimenteel hulpmiddel dat wetenschappers en ingenieurs een schat aan informatie biedt over allerlei soorten materialen. Anders dan optische microscopen, het gebruikt elektronen om de materialen te bestuderen, en daardoor bereikt het een enorme vergroting. Bijvoorbeeld, in kristallen kan men zelfs afzonderlijke kolommen van atomen waarnemen. Elektronenmicroscopen geven routinematig informatie over structuur, samenstelling en chemie van materialen. Onlangs hebben onderzoekers manieren gevonden om elektronenmicroscopen ook te gebruiken voor het meten van magnetische eigenschappen. Daar, echter, atomaire resolutie is tot nu toe niet bereikt.

Een team van drie natuurkundigen van de Universiteit van Uppsala – Ján Rusz, Jakob Spiegelberg en Peter Oppeneer, hebben samen met collega's van de Universiteit van Nagoya (Japan) en Forschungszentrum Jülich (Duitsland) een nieuwe methode ontwikkeld en experimenteel bewezen, waarmee magnetisme van individuele atomaire vlakken kan worden gedetecteerd. Het gebied van het monster, waaruit een magnetisch signaal werd gedetecteerd, is ongeveer een biljoen (10 ¹² ) keer kleiner dan die van een gemiddelde zandkorrel.

'De ontdekking van deze methode kwam van een onverwacht resultaat van computersimulaties. Het was een verassing, waardoor we er dieper in gingen graven. Dankzij de internationale samenwerking werd onze curieuze theoretische observatie al snel gevolgd door een experimentele bevestiging', zegt Jan Rusz.

Een belangrijk voordeel van deze nieuwe methode is het gebruiksgemak. Moderne transmissie-elektronenmicroscopen kunnen de methode meteen toepassen, zonder dat er aanpassingen of speciale apparatuur nodig is.