Ученые достигли этой цели с помощью сканирующего туннельного микроскопа.
Ученые из Технологического университета Делфт добились независимого управления двумя разными видами магнетизма в атоме. Такое воздействие позволяет хранить два бита информации в одном атоме. Об этом опубликована статья. опубликована в издании NPJ Quantum Materials.
Магнетизм атома возникает из-за вращения электронов вокруг ядра. Вращение может быть двух видов. «Представьте Землю, вращающуюся вокруг Солнца, — говорит Сандер Отте, руководитель исследования. — С одной стороны, она движется вокруг Солнца, что создает годовые циклы. Также Земля вращается вокруг своей оси, что вызывает чередование дня и ночи».
Электрон подобным образом вращается как вокруг атомного ядра, так и вокруг своей оси. В результате у этой частицы два угловых момента: орбитальный, вызванный движением по ядерной орбите, и спиновый, зависящий от вращения вокруг собственной оси.
Каждый из этих движений можно использовать для хранения информации. Например, орбитальное вращение может совершаться по или против часовой стрелки. Эти направления могут представлять значения двоичной системы — 0 и 1. То же самое относится к спиновому вращению. Теоретически это дает возможность хранить в одном атоме два бита информации. «На практике, однако, это довольно сложно, — объясняет Сандер Отте. — Если изменить направление орбитального вращения, спин почти всегда меняется».
В Делфтском университете провели исследование, открывшее возможность управления вращением частицы вокруг ее оси без влияния на спин. Это возможно благодаря эффекту Эйнштейна — де Хааза — Ричардсона: ферромагнитик при намагничивании вдоль оси приобретает вращательный импульс, пропорциональный величине намагниченности. Изменение направления орбитального движения атома может быть компенсировано намагничиванием металла, в котором этот атом находится.
Для экспериментов ученые применяли сканирующий туннельный микроскоп. В нем сверхтонкая игла, снабженная небольшим электрическим потенциалом, воздействует на атомы. Обычно каждый ферромагнитный атом контактирует с несколькими соседними, что осложняет манипуляции. Новые исследования показали возможность идеального разделения орбитального и спинового вращения: при помощи иглы микроскопа атом железа был помещен точно поверх единичного немагнитного атома азота в нитриде двухвалентной меди (Cu). 2N) или аурикуприде (Cu3Au).
Возможность сохранять несколько бит в каждом отдельном атоме существенно повысила бы максимальную емкость памяти. Отте отмечает, что коммерческое атомарное хранение данных пока не близко: «Главным достижением стало то, что мы продвинулись в управлении атомами и даже электронами, вращающимися вокруг них. Это уже ценно».
Ранее учёные из Университетского колледжа Лондона не могли объяснить необычное. поведениеЧастицы позитрония и её коллеги из Принстонского университета оценилиВероятность выживания после падения в колонию кротов.