Основное назначение сканирующего туннельного микроскопа заключается в том, чтобы получать изображения поверхностей с атомарным разрешением. Двадцать лет тому назад сканирующий туннельный микроскоп был впервые использован для передвижения отдельных атомов по подложке (знаменитая надпись "IBM"), а примерно десять лет спустя с помощью оснащенного магнитной иглой туннельного микроскопа удалось определить поверхностную конфигурацию спинов на атомном масштабе, а также измерить кривые намагничивания наночастиц и даже атомов. Недавно немецкие и американские физики скомбинировали двигательные и измерительные возможности сканирующего туннельного микроскопа, чтобы, во-первых, поменять направление спина отдельного атома и, во-вторых, убедиться, что спин действительно перевернулся. Делалось это так. Подложку W(110) покрывали антиферромагнитным слоем марганца, атомы которого образуют параллельные ряды с противоположной ориентацией спина (рис. 1а). На этот монослой адсорбировался атом кобальта, спин которого ориентировался вдоль спинов атомов ближайшего к нему ряда Mn. Перемещение атома Со на соседний ряд Mn посредством спин-поляризованной иглы сканирующего туннельного микроскопа приводит к перевороту его спина (рис. 1а). Для определения направления этого спина до и после перемещения атома учеными было использовано то обстоятельство, что туннельный ток зависит от симметрии электронных орбиталей на уровне Ферми, которая, в свою очередь, различна для разной ориентации спина (рис. 1b).

Рис. 1. a - Иллюстрация переворота спина атома Со при его перемещении по монослою Mn магнитной иглой сканирующего туннельного микроскопа; b - При различной взаимной ориентации спина атома Со и спинов атомов иглы основной вклад в плотность электронных состояний на уровне Ферми дают различные орбитали.

Таким образом, теперь в нашем распоряжении имеется методика конструирования искусственных атомных структур с заданной спиновой конфигурацией.

Источник информации - заметка в бюллетене ПерсТ, выпуск 10 за 2010 г.