已经开发出,德国汉堡大学发明一种用于磁位的

2019-11-03 09:43栏目:通讯产品
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365bet亚洲官方网站,来自加利福尼亚大学和复旦大学的一组研究人员已经开发出一种利用单分子磁铁作为扫描磁力仪的方法。在他们发表在《科学》论文中,该小组概述了包括展示他们传感器扫描嵌入在另一种材料中的分子自旋和磁性能。随着科学家们继续在越来越小的存储设备上压缩越来越多数据,正在探索利用单个分子甚至原子磁性状态的可能性——很可能是最小的记忆元素类型。在这项新研究中已经证明,使用附着在传感器上的单个分子来读取另一种材料中单个分子的特性是可能的。

德国汉堡大学物理系科学家仅用热量就探测到了表面原子的磁性态。

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这项研究发表在最新一期《科学》上。激光束加热的磁针被放置在一个只有几个原子宽度的磁表面附近。针和表面之间的温差产生电压。通过扫描针的表面,科学家们发现这种热电压取决于针下单个原子的磁方向。这项研究的主要作者Cody Friesen说:有了这个概念,可以在不直接接触表面或与表面强烈相互作用的情况下,精确地测定表面磁性。

为了制造传感器和存储介质,研究人员首先将镍2的磁性分子吸附到镀银的平板上。然后从银表面提取一个镍新烯分子,并将其应用于扫描隧道显微镜传感器的顶端。接下来将一个被吸附物覆盖的表面加热到600毫克利艾文,然后将带有单个分子的传感器靠近表面移动,并读取两个分子相互作用时探针接收到的信号。研究人员能够读懂自旋和磁性相互作用,因为发生了与两个分子。使用探测器,还能够在几个空间方向上创建相互作用的形状图像。当探针直接放置在被研究分子的中心时,收到的信号最强。

传统技术需要电流来达到这个目的,这就导致了不受欢迎的加热效果。相反,新方法不依赖于电流。未来,集成电路中的微型磁传感器可以在没有电源和不产生余热的情况下工作。相反,设备内部产生的热量直接流向传感器,传感器通过热量感知原子的磁性方向,并将其转化为数字信息。斯蒂芬·克劳斯博士(Dr. Stefan Krause)说:我们的研究表明,集成电路中产生的过程热量可以用于非常节能的计算。

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实验装置示意图:扫描隧道显微镜的尖端被激光束加热,产生用于读取磁性原子信息的电压。

STM成像从弱到强两个磁分子之间的自旋相互作用,图片:Wilson Ho

今天,不断增加的数据生成量和处理速度的提高要求设备不断小型化,这就促使了更高的电流密度和设备内部强大的热量生成。来自汉堡大学的新技术可以使信息技术更加节能,从而更加环保。除了生态方面,它还将对日常生活产生有意义的影响:例如,智能手机将不需要频繁充电,因为它们的电力消耗减少了。

而且随着角度的增加,探针呈非对称下降,随着探针尖端向远处移动,探针呈指数级下降。研究小组还将两个镍新烯分子连接在一起,行为符合密度泛函理论。研究人员的结论是:在埃水平上测量和监测自旋相互作用是可能的,这可能会促使新型磁传感器的发展。磁性单原子和分子作为最小的存储器、自旋电子和量子位元的潜力,正受到越来越多的研究关注。用于研究这些系统的扫描探针显微镜从使用分子功能化尖端的新技术中获益匪浅。这些技术提高了空间分辨率和光谱分辨率,并使新的传感能力成为可能。

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Dy2Cl3]·C2H5OH单分子磁体的晶体结构

研究人员演示了一种显微镜技术,该技术使用一个磁性分子,Ni2,吸附在扫描探针顶端,以连续可调的方式在所有三个空间方向上检测与吸附在Ag表面上的另一个分子之间的交换相互作用。进一步利用探针成像交换相互作用强度的轮廓,揭示了埃级区域,在那里两个磁性分子的量子态强烈混合。研究结果为基于磁性单分子传感器的新型纳米成像能力铺平了道路。

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参考期刊《Science》

DOI: 10.1126/science.aaw7505

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