Detekzio magnetikoa eskala atomikora heldu da
Nicolas Lorente eta Roberto Robles
Science 366, 623 (2019)
DOI: 10.1126/science.aax8222
Molekula bat tunel efektuko ekorketa mikroskopioaren puntan kokatzea izan da gakoa, detekzio magnetikoa eskala atomikoan aurrekaririk ez duen zehaztasun maila hau lortzeko.
Gaur (azaroak 1) Science aldizkari ospetsuan argitaratu diren emaitzek bide berri bat ireki dute, eskala atomikoko egituren funtsezko informazioa ulertzeko eta etorkizuneko gailuak eskala atomikoan diseinatzeko, bai eta nanoeskalan memoria berriak metatzeko edo simulagailu kuantikoak diseinatzeko ere, besteak beste. Nicolas Lorente, Materialen Fisika Zentroko (CFM, UPV/EHU – CSIC zentro mistoa) eta Donostia International Physics Center-eko (DIPC) ikertzailea, eta Roberto Robles, CFMkoa ere, lana egin duen nazioarteko taldeko kide dira, Estrasburgoko (Frantzia) eta Jülich (Alemania) unibertsitateetako kideekin batera.
Argi edo elektroi izpi bat erabiltzen duten mikroskopio optiko klasikoak itsuak eta alferrikakoak dira atomoen eta molekula indibidualen munduaren esplorazioan. Horren ordez, disko-jogailu baten bertsio txiki eta ultra-zehatz bat bezala ikus daitezkeen beste teknika batzuk erabiltzen dira. Erauzketa-zundaren mikroskopio izeneko tresna horiek orratz zorrotz baten muturra erabiltzen dute punta gisa, atomoek eta molekulek osatutako gainazalean sortutako ilarak “irakurtzeko”.
“Puntaren eta azaleraren arteko gertutasuna sentitzeko, zientzialariok korronte elektriko txiki bat erabiltzen dugu, eta biak milioika milimetroko frakzio batek bananduta daudenean hasten da garraiatzen, hau da, nanometro bateko distantziara daudenean. Distantzia horri eusteko puntaren erregulazioari esker, irudi topografikoak lor daitezke gainazala eskaneatuz “dio Lorente doktoreak.
Mikroskopio horien oinarrizko printzipioak 1980an garatu baziren ere, azken hamarkadan soilik ikasi du komunitate zientifikoak mikroskopio horien gaitasunak zabaltzen, zundaketa-puntaren muturreko zentzuzko diseinuak eginez. Adibidez, molekula txiki bat elkartuz, karbono monoxidoa (CO) edo hidrogenoa (H2) kasu, bereizmen espazialean aurrekaririk gabeko handipena lortzen da, non molekularen malgutasunak lotura kimikoak ere ikusgarri bihurtzen dituen.
Era berean, Science-n argitaratu berri den argitalpenaren egileek punta zorrotzaren diseinu berri bat aurkezten dute, funtzio berritzaile bat ematen duena: une magnetikoekiko sentikor bihurtzen du. Hori lortzeko, iman molekular bat jartzen da, atomoan nikel atomo bakarra duena. Molekula hau elektrikoki eraman daiteke egoera magnetiko ezberdinetara, iman molekularrak adierazten duen norabidea kontutan hartzen dutenak. Imanaren norantza mikroskopioan konduktantzia elektronikoa neurtuz zehaztu daiteke. Iparrorratz txiki baten antzera, punta molekularrak neurtutako gainazalean eremu magnetiko txikien presentziari erantzungo dio, mikroskopioaren eroankortasuna aldatuz. El
Lorente doktoreak une magnetiko bat zer den azaldu du:
“Dipolo magnetikoaren (imanaren) magnitudea da; horrela, bi dipoloak beren ipar aldeekin begiratzen badira, une magnetikoen biderkadurarekiko proportzionala den indarrarekin uxatzen dira, eta kontrako poloekin begiratzen badira, magnitude berarekin erakartzen dira”
Lorpen honen garrantzia hirukoitza da. Lehenik eta behin, molekula bat sentsore aktibo gisa erabiltzeak oso erreproduzigarria da eta erraz erabili ahal izango dute eremu horretan lan egiten duten mundu osoko beste talde batzuek haien tresnetan. Bigarrenik, teknika ez da suntsitzailea, elkarreraginak oso ahulak baitira. Hirugarrenik, detekzio-eskema sentsorearen puntan erraz ikus daitezkeen propietateetan soilik oinarritzen da, normalean neurtzen zailak diren iman atomiko txikiak eskuragarri bihurtzeko moduan.
Lan honen bidez, zientzialariek nanoeskalara zabaldu dute beren erreminta-kaxa, propietate magnetikoekiko sentikorra den teknika berri batekin. Teknika hori garrantzitsua izango da etorkizuneko aplikazioetarako: memoria-gailuetatik nanoeskalara, simulazio kuantikoaren eta konputazioaren esparruko material edo aplikazio berrietara.