Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Голосование | Топ-лист | Дискуссия Rambler's Top100

TopList Яндекс цитирования

НОВОСТИ
"РУССКОГО ПЕРЕПЛЕТА"

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

Афиша

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

ХРОНОС

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы


Новости
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

11.06.2019
23:40

Астрономы раскрыли тайну "постройки" загадочной пирамиды на Церере

11.06.2019
23:35

Ученые доказали, что на Солнце могут возникать супервспышки-"убийцы"

11.06.2019
23:31

Найти экзопланеты с развитыми экосистемами будет гораздо сложнее, выяснили ученые

11.06.2019
23:31

Найти экзопланеты с развитыми экосистемами будет гораздо сложнее, выяснили ученые

11.06.2019
23:27

Физики не смогли объяснить прозрачность Солнца ошибками теории

11.06.2019
23:23

Утечки энергии реили проблему космологической постоянной

11.06.2019
17:48

Ученые нашли галактику с рекордно легкой "сверхмассивной" черной дырой

11.06.2019
17:07

МГУ подготоил к запуску три сверхмалых космических аппарата

11.06.2019
16:47

Российские физики улучшили работу NICA еще до его запуска

11.06.2019
16:44

Глава ОИЯИ рассказал о значении участия России в ЦЕРН

11.06.2019
16:40

Ученые нашли огромные залежи металла на Луне

11.06.2019
16:26

За последние 250 лет исчез 571 вид семенных растений

11.06.2019
16:23

Физики «настроили» магнитное поле отдельного атома

    Физики впервые напрямую измерили энергию обменного взаимодействия между двумя атомами, один из которых был прикреплен к концу иглы сканирующего туннельного микроскопа. Другими словами, с помощью одного из атомов ученые «настраивали» магнитное поле в окрестности второго атома и «намагничивали» его. При этом напряженность поля изменялось почти в тысячу раз — от одного миллитесла до десяти тесла. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

    Согласно известному закону Мура, число транзисторов на интегральной схеме (а вместе с тем и ее производительность) удваивается каждые два года. В то же время закон масштабирования Деннарда утверждает, что наиболее выгодный способ удвоить производительность схемы — уменьшить размер транзисторов. Это позволяет понизить напряжение, подаваемое на затвор транзистора, и увеличить скорость его переключения. Разумеется, строгих обоснований у этих законов нет, и на практике они работают только приблизительно, а в середине прошлого десятилетия производство процессоров постепенно стало отставать от этих закономерностей.

    Тем не менее, техпроцесс изготовления процессоров продолжает неуклонно приближаться к размерам отдельных атомов и молекул. Однако на таких масштабах обычные электронные устройства могут проиграть спинтронным устройствам, которые физики разрабатывают с середины 1990-х годов. В отличие от электроники, в которой ключевую роль играет заряд электронов (сигналы передаются импульсами электрического тока), спинтроника работает со спином частиц. Одно из первых спинтронных устройств, которое уже прочно вошло в нашу жизнь — это жесткий диск (HDD). Впрочем, в рамках спинтроники можно построить и другие аналоги привычных электронных приборов — например, спиновый диод. Более подробно про спинтронику и ее практическое применение можно прочитать в статьях «Магнетизм электричества» и «Жесткие диски и спинтроника».

    Впрочем, спинтронные устройства тоже пока еще не добрались до масштабов отдельных атомов. Решающее значение при переходе к этому «последнему рубежу» играет стабильность оси квантования, вдоль которой выстраивается спин атома. Как правило, чтобы задать эту ось, ученые полагаются на магнитокристаллическую анизотропию. К сожалению, этот метод чувствителен к возмущениям вдоль кристаллической оси кристалла, поэтому его стабильность невысока. К счастью, есть и другой способ управлять намагниченностью атомов, основанный на их обменном взаимодействии. Грубо говоря, это взаимодействие напоминает взаимодействие двух магнитиков для холодильника, которые примагничиваются друг к другу только при определенной ориентации (это связано со сложным расположением северных и южных полюсов магнитов). Правда, в отличие от магнитиков, обменное взаимодействие основано на перекрывании волновых функций двух взаимодействующих атомов. Из-за этого взаимодействие оказывается сильно локализовано в пространстве: волновая функция электрона в атоме водорода экспоненциально падает при отдалении от ядра. Теоретически это позволяет очень точно настраивать параметры отдельных атомов.

    Группа физиков под руководством Кая Янга (Kai Yang) реализовала этот способ на практике и впервые измерила обменное взаимодействие между двумя атомами. В качестве «настраиваемого» атома ученые использовали атом титана с полуцелым спином. Если поместить такой атом во внешнее магнитное поле, благодаря эффекту Зеемана его основное состояние расщепится на два состояния, отвечающих ориентации спина вдоль и против магнитного поля. В таких состояниях атом сам создает магнитное поле. Чтобы увеличить время жизни таких состояний и сделать картину происходящих процессов более четкой, ученые посадили атом на тонкий слой изолятора (оксида магния), отделяющий его от металлической поверхности (серебро(100)). По этой же причине физики охладили систему до 0,6 кельвин. Наконец, в качестве «записывающего» атома исследователи взяли атом железа, прикрепленный к игле сканирующего туннельного микроскопа. Благодаря быстрым колебаниям спина этого атома его магнитное поле можно рассматривать как классическое. Кроме того, регулируя расстояние между кончиком иглы и поверхность, можно управлять силой обменного взаимодействия между двумя атомами, а следовательно, и напряженностью поля «настраиваемого» атома.

    Чтобы оценить энергию обменного взаимодействия, ученые использовали неупругую спектроскопию туннелирующих электронов (inelastic electron tunneling spectroscopy, IETS) и электронный спиновый резонанс. Первый метод основан на том, что электроны, туннелирующие сквозь слой изолятора, могут возбудить атом титана и перевести его в состояние с противоположной ориентацией спина. С одной стороны, из-за этого проводимость образца, на который помещен атом, должна измериться. С другой стороны, изменение тем сильнее, чем сильнее намагничен атом, то есть чем больше энергия обменного взаимодействия. Следовательно, по спектру IETS можно восстановить эту энергию, правда, только в том случае, если она превышает некоторое критическое значение. При меньших энергиях нужно использовать второй метод, который основан на резонансном поглощении электромагнитного излучения электронами атома титана. Теоретически разрешающая способность первого метода находится на уровне нескольких миллиэлектронвольт, второго метода — на уровне сотен наноэлектронвольт.

    Как и ожидалось, энергия обменного взаимодействия экспоненциально спадала при увеличении расстояния между атомами. При этом в ходе эксперимента энергия изменялась почти в десять тысяч раз — начиная с десятых долей наноэлектронвольт при расстоянии около 4,5 ангстрем и заканчивая примерно одним миллиэлектронвольтом при расстоянии около одного ангстрема. Если пересчитать энергию в напряженность магнитного поля, это будет отвечать перепадам от одного миллитесла до десяти тесла (напряженность магнитного поля Земли порядка 10 микротесла).

    По словам авторов статьи, изменение энергии обменного взаимодействия двух атомов до этого явно не измерялось, поэтому точность таких измерений была значительно ниже, чем в новой статье. В перспективе же их работа пригодиться не только при разработке спинтронных устройств, но и при точных измерениях. В частности, ученые считают, что с помощью похожей установки можно «просканировать» структуру орбиталей поляризованного атома.

    Вообще говоря, физики уже давно учатся измерять и управлять магнитным полем отдельных атомов или молекул. Например, в ноябре 2015 года физики из Японии и Тайваня проследили за спиновым состоянием «одноатомных магнитов» — отдельных атомов железа или хрома, встроенных в графеновую решетку. В октябре 2018 химики из Британии и Китая впервые изготовили молекулярный магнит — соединение, которое может сохранять намагниченность отдельного атома. Синтезированное соединение было основано на диспрозии и работало при температуре жидкого азота. А в прошлом месяце физики из США и Китая построили первый магнитометр размером с одну молекулу. Проще говоря, исследователи изучили магнитные взаимодействия молекулы никелоцена, которая находилась на поверхности серебра Ag(100), с такой же молекулой на конце иглы сканирующего туннельного микроскопа. По сути, схема этого опыта совпадает со схемой эксперимента Янга.

    По информацииhttps://nplus1.ru/news/2019/06/11/atom-tuning

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

11.06.2019
09:24

"Колоссальная недодуманность" - новое в литературном обозрении Соломона Воложина

10.06.2019
21:41

Описаны четыре сценария конца света

10.06.2019
21:20

Началась охота за обитаемыми планетами в системе Альфа Центавра

10.06.2019
19:53

Порядок добавления веществ определил активность кислоты в космических условиях

10.06.2019
17:27

Эксперимент, проведенный учеными-физиками, подтвердил правоту некоторых предсказаний Стивена Хокинга относительно черных дыр

10.06.2019
17:10

Эксперт разъяснил, какие астероиды следует считать потенциально опасными

10.06.2019
17:07

ОСК начала проектирование батискафа для погружения в Марианскую впадину

1|2|3|4|5|6|7|8|9|10 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах"

"TERRA & Comp"

"Неизбежность странного микромира"

"Биология и жизнь"

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology

 

 


Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

Редколлегия | О журнале | Авторам | Архив | Ссылки | Статистика | Дискуссия

Галерея "Новые Передвижники"
Пишите

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Русский Переплет
Rambler's Top100 TopList