Nanoschachbrett gradi sebe zajedno

Nove magnetske nanočestice se mogu samostalno manipulirati i samostalno organizirati

Magnetska nano-šahovnica. Gornji dio: Ilustracija molekula skenirajućim tunelirajućim mikroskopom. Za dvije molekule prikazana je molekularna struktura. Donji dio: shematski prikaz samoorganizacije molekula - uklapaju se poput dijelova slagalice i tako se uvijek izmjenjuju jedan s drugim. © Institut Paul Scherrer / C Wäckerlin
čitati naglas

Istraživači su razvili nanočestice koje se mogu smjestiti u strukturu nalik šahovnici. Budući da minijaturne molekule također imaju dvije različite magnetske jezgre - mangan ili željezo - šablonskim šablonom može se upravljati ciljano: gotovo na pola polja, polovica polja gubi magnetizaciju. Stoga bi se ovaj oblik nanosestavljanja mogao koristiti kao senzor, ali također bi jedan dan u kvantnom računalu mogao biti koristan, navode znanstvenici u časopisu "Advanced Materials".

Nanočestice su već dugo u fokusu znanosti, posebno za tehničku primjenu. Razlog interesa su njihova svojstva koja se razlikuju od onih u makroskopskom svijetu. Na primjer, materijali veličine nano podliježu zakonima kvantne fizike. Područje primjene mini-molekula je kvantno računalo. Jer kao sitne sklopke, magnetske nanočestice se mogu uključiti ili isključiti - poput 0 ili 1 u binarnom kodu uobičajenog računala. Kvantno računalo smatra se računalom budućnosti, jer je mnogostruko moćnije od našeg trenutnog računala. No, još uvijek postoje neke prepreke koje treba savladati u njegovom razvoju.

Šahovska ploča kreirana je sama

Istraživači s Instituta Paul Scherrer (PSI) u Švicarskoj i Indijskog instituta za obrazovanje i istraživanje u Puneu sada su možda riješili jedan od problema u razvoju nanoračunala sa svojim novim nanočesticama: opremili su sićušne nanoprstene veličine oko nanometara. organske molekule s mononatom, magnetskom jezgrom van. Atom željeza ili mangana u sredini čini molekule mini-magnetom koji je mnogo manji od analognih magnetskih "bitova" u konvencionalnim računalima. Tako napravljene molekule postavljene su na površinu kobalta. Posebnost: Čestice su se mogle rasporediti na površini i same su formirale neku vrstu šahovske ploče.

"Izgradili smo magnetske atome u molekule i dizajnirali te molekule da se na površini naizmjence raspoređuju kako bi oblikovali obrazac za šahovnicu." Ranije su istraživači morali vrlo naporno konstruirati takve strukture magnetskih atoma, atom po atom. Nasuprot tome, inovativna magnetska nano-šahovnica može se sastaviti, objašnjava Christian Wäckerlin iz PSI-ja.

Prebacivanje kroz amonijak

Do primjene na budućem računalu, međutim, još je dug put, pa znanstvenici, jer su "prebacivanje" molekula magnetskog na nemagnetno i obrnuto, do sada postigli pomoću plina amonijaka, "Kad smo tada izložili molekule plinu amonijaka, molekula amonijaka kombinirala se sa svakim metalnim atomima", objašnjava W ckerlin. "Zbog toga je atom željeza povezan s amonijakom nemagnetnim; magnetizam mangana promijenio se samo beznačajno. "Šahovnica se sada sastojala od izmjeničnih magnetskih i nemagnetnih molekula. Ovaj je proces također reverzibilan: zagrijavanjem cijelog sustava, molekule amonijaka se ponovno rastvaraju i uspostavlja se prvotno stanje.

Međutim, za primjenu u kvantnom računalu uporaba plina za prebacivanje još nije prikladna. "Ali pokazali smo kako reproduktivno reproducirati svojstva mnogih atoma u jednostavnom, vrlo uređenom sustavu", kaže W ckerlin.

Suprotno tome, alternativni sustavi za sustav već su nadohvat ruke: čestice se mogu upotrijebiti u amonijačnom senzoru. Ako plin amonijak pogodi ovaj senzor, magnetizacija „šahovske ploče“ se mijenja. To se može iščitati i koristiti kao pokazatelj. Na taj bi se način moglo dokazati na primjer amonijak u zraku.

(Napredni materijali, 01.02.2013. - KBE)