Magnetinėmis savybėmis pasižymintys superatomai

Superatomas turi įmagnetintą magnio atomą, tai yra elementą, kuris tradiciškai suprantamas kaip esantis nemagnetas. Metalinės magnio savybės kartu su sukurtu magnetizmu vieną dieną gali būti panaudotos kuriant molekulinius elektroninius prietaisus kitos kartos greitesniems procesoriams, didesnės apimties atminčiai ir kvantiniams kompiuteriams.

Mokslininkai savo darbe, pateiktame internetiniame „Proceedings of the National Academy of Science“ žurnalo puslapyje, paaiškina, kad naujai sukurta atomų grupė yra sudaryta iš vieno geležies ir aštuonių magnio atomų. Ši atomų grupė veikia kaip mažytis magnetas, kuris savo magnetines savybes gauna iš geležies ir magnio atomų. Sukurtas kelių atomų vienetas pasižymi magnetiniu stiprumu, prilygstančiu geležies atomui. Tačiau elektronai su tam tikra sukinio orientacija yra pasiskirstę visoje atomų grupėje, o ne viename atome.

„Mūsų tyrimas atveria naujas galimybes suteikti magnetines savybes elementams, kurie įprastomis sąlygomis nėra magnetai, bet, sujungus su magnetiniu atomu, tokiais tampa. Svarbu buvo atrasti, koks atomų derinys būtų stabilus, kai keletas atomų sujungiami į vieną“, – pasakė profesorius Šivas Chana (Shiv N. Khanna).

„Buvo siekiama, kad junginys pasižymėtų tam pageidaujamomis magnetinėmis ir laidinėmis savybėmis. Magnis yra geras laidininkas, todėl superatomas savyje derina magnetines bei laidines savybes“, – paaiškino jis.

Mokslininkai nustatė, kad atomų grupėje esant aštuoniems magnio atomams susidaro stabilus superatomas, nes susiformuoja uždaras elektronų sluoksnis. Chanas pasakė, kad toks reiškinys dažnai stebimas elektronams sudarius poras. Jis paminėjo, kad sukurtas superatomas turi magnetinį momentą, lygų keturiems Boro magnetonams. Tai dvigubai daugiau, nei turi geležies atomas kieto kūno magnete. Magnetinis momentas nusako superatomo magnetinį stiprumą. Nors periodinėje lentelėje yra daugiau nei vienas šimtas elementų, tėra tik aštuoni elementai, kurie pasižymi magnetinėmis savybėmis kietame kūne.

„Mūsų sukurtas derinys gali būti plačiai taikomas molekulinėje elektronikoje, kai įrenginyje pageidaujamas elektronų su užduotu sukiniu judėjimas, pavyzdžiui, kvantiniuose kompiuteriuose. Tikimasi, kad šie molekuliniai įrenginiai leis gaminti tankesnes schemas, bus didesnė duomenų apdorojimo sparta bei suteiks kitų pranašumų, lyginant su dabartine elektronika“, – pratęsė Ulisas Revlesas (J. Ulises Reveles), kuris priklauso tyrimų grupei.

Chanas su savo kolegomis atlieka pradinius tyrimus, kuriais siekiama sujungti kelis superatomus į vieną. Pradiniai rezultatai leidžia manyti, kad tai gali būti pritaikyta spintronikoje. Spintronika yra procesas, kuriame panaudojami elektronų sukiniai naujiems atminties saugojimo ir duomenų apdorojimo prietaisams.