Специалисты из Центра квантовой нанотехнологии в Сеуле использовали магнитно-резонансную томографию для получения визуализации магнитного поля отдельных атомов.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) обычно проводится в медицинских учреждениях в рамках диагностики различных заболеваний, поскольку позволяет определить концентрацию ядер водорода в исследуемой ткани. Для получения качественного изображения при МРТ традиционно требуется задействовать миллиарды атомов.
Новая работа, опубликованная в журнале Nature Physics, показывает, что этот процесс теперь возможен и для отдельного атома. Для этого ученые использовали сканирующий туннельный микроскоп, состоящий из иглы, конец которой имеет толщину в один атом. Этот прибор позволяет получать изображения и исследовать отдельные атомы, перемещая наконечник вдоль всей поверхности.
В ходе исследования были рассмотрены железо и титан — оба элемента обладают магнитными свойствами. Тщательная подготовка образца позволила легко рассмотреть атомы в микроскоп. После этого исследователи применили микроскоп в сочетании с прибором МРТ для визуализации трехмерного магнитного поля, созданного атомами, с высоким разрешением.
Чтобы достичь этой цели, исследователи дополнительно присоединили несколько атомов к заостренному металлическому наконечнику микроскопа. Аналогично работе обычных магнитов, магнитные атомы на наконечнике и на анализируемой поверхности взаимодействовали, отталкиваясь или притягиваясь. Определяя величину этой силы притяжения или отталкивания, ученым удалось создать подробное представление о магнитном поле атомов.
В дальнейшем ученые намереваются применять разработанный ими метод магнитно-резонансной томографии для визуализации распределения спинов в более сложных объектах, включая молекулы и магнитные материалы.