Квантовые магниты атомного происхождения и их аномальные возбуждения

Прочитано: 61 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


Квантовые магниты можно изучать с помощью спектроскопических исследований с высоким разрешением, чтобы получить доступ к магнитодинамическим величинам, включая энергетические барьеры, магнитные взаимодействия и время жизни возбужденных состояний. В новом отчете, опубликованном в журнале Science Advances , Саша Бринкер и группа ученых в области передового моделирования и физики микроструктур из Германии изучили ранее неизведанный вариант низкоэнергетического спинового возбуждения для квантовых спинов, связанных с электронной ванной. Команда объединила теории возмущений, зависящих от времени и многих тел, и спектры туннелирования, зависящие от магнитного поля, чтобы идентифицировать магнитные состояния наноструктур и рационализировать результаты, касающиеся ферромагнитных и антиферромагнитных взаимодействий. Атомные наномагниты привлекательны для изучения прядильных системх с электрической накачкой.

Аномальная магнитодинамика

Магнитодинамика в атомном масштабе является краеугольным камнем наноразмерных устройств, основанных на вращении, с приложениями в будущих информационных технологиях. Взаимодействие локальных спиновых состояний также играет решающую роль с локальной средой, определяя их свойства. Исследователи описали влияние эффектов орбитальной гибридизации, переноса заряда и присутствия близлежащих примесей как сильных факторов, влияющих на основное магнитное состояние, чтобы определить ряд магнитодинамических качеств, включая магнитную анизотропию.

Квантовые магниты атомного происхождения и их аномальные возбуждения


Могут быть разработаны экспериментальные методы для прямого захвата этих свойств и анализа магнитных явлений классического и полуклассического описания в субнанометровых масштабах, чтобы выявить появление изысканных квантово-механических эффектов .. Эти достижения могут облегчить понимание классических вычислительных схем, чтобы задать темп для проверки идей и концепций с прямым влиянием на инновационные схемы квантовых вычислений на основе спина . В этой работе Бринкер и соавт. обсудили появление аномальных спектроскопических сигналов, сосредоточенных вокруг энергии Ферми отдельных атомов хрома , связанных с металлическим ниобием. Затем команда также описала эффект Кондо , возникающий в результате квантово-механического взаимодействия между электронами металла-хозяина и магнитной примеси, приводящий к локальным изменениям заряда и спина вокруг магнитной примеси; явление значимое в физике многих тел, но имеющее ограниченное техническое значение.

Адатомы

Команда описала магнитное поле атомов образца наряду с их эволюцией, когда адатомы были связаны путем создания атомарно созданных ферромагнитных и антиферромагнитных наноструктур. Адатомы или адсорбированные атомы — это атомы, которые лежат на поверхности кристалла и действуют как противоположность поверхностной вакансии. Используя моделирование из первых принципов, Brinker et al. далее выявлены парадигматические спектроскопические проявления спиновых возбуждений. В то время как исследователи ранее исследовали тонкие изолирующие подложки , здесь команда исследовала металлические подложки для разработки антиферромагнитных или ферромагнитных магнитов, состоящих из нескольких обменно-связанных атомов хрома. В качестве прототипа платформы они сосредоточились на атомах хрома (Cr), связанных с поверхностью ниобия (Nb), и подготовили кристалл Nb в соответствии ск предыдущим исследованиям и осаждал одиночные адатомы Cr непосредственно на холодную подложку. Затем они отрегулировали атомы, чтобы создать наноструктуру с изолированным атомом Cr, хорошо отделенным от окружающих атомов . Эта установка позволила им проанализировать влияние локальных магнитных моментов, связанных с электронной ванной, исключив при этом влияние соседних адатомов . Команда получила спектроскопические данные , поместив иглу непосредственно над адатомом Cr, и используя экспериментальный процесс, они измерили эволюцию спектроскопических данных и магнитное происхождение возбуждений, исследуя происхождение аномальных спектральных особенностей .. В отличие от адатомов, нанесенных на изолятор, магнитные моменты на металле испытывали дополнительные эффекты, включая магнитную анизотропию, зеемановскую энергию и магнитно-обменные взаимодействия. Модель учитывала все экспериментальные тенденции, связанные со сдвигом и расширением энергии, и позволяла ученым воспроизвести аномалии с помощью симуляций ab initio . Результаты выдвинули на первый план экспериментальные пределы, объяснив сложность идентификации аналогичных спектров спинового возбуждения, например, с кобальтом на медных и серебряных поверхностях, по сравнению с хромом на ниобии, как показано в этой работе.

Димеры и тримеры в длинные цепи

 Бринкер и др. далее исследовал согласованность экспериментальных данных, исследуя парадигму спинового возбуждения с использованием методов атомных манипуляций для искусственного создания магнитных димеров, ориентированных вдоль разных кристаллографических направлений на поверхности ниобия. Чтобы подтвердить результаты отдельных спектров спинового возбуждения, которые были идентифицированы для димеров, запускаемых их спиновыми моментами, ученые искусственно создали тример по всем различным направлениям. Затем они отметили, что, в отличие от димеров, тримеры могут реагировать на внешнее магнитное поле, сохраняя при этом свою коллинеарную антиферромагнитную конфигурацию. После этого команда экспериментально изучила спектроскопические характеристики длинных цепей со спиновым разрешением.

Перспектива

Таким образом, Саша Бринкер и его коллеги систематически выявляли аномалии в наноструктурах атомов хрома (Cr), нанесенных на поверхность металлического ниобия (Nb). Используя данные неупругой сканирующей туннельной спектроскопии (STS), они выявили асимметричную, одношаговую особенность с нулевым смещением, которая сохранилась, но ею можно было манипулировать в зависимости от нескольких факторов, включая силу внешнего магнитного поля, размер наноструктуры. и его пространственная ориентация на подложке. Пространственная ориентация была полезна для создания ферромагнитной или антиферромагнитной межатомной магнитной связи. Команда отследила эти сложные результаты, используя моделирование ab-initio, чтобы объединить зависящий от времени функционал плотности и теории возмущений многих тел., как видно из построения нанообъекта с желаемым магнитным состоянием. Работа проливает новый свет на интерпретацию аномалий с нулевым смещением и формирует новый путь для разработки низкоэнергетических характеристик путем регулирования спектров спинового возбуждения на основе лежащей в основе магнитной структуры.

Квантовые магниты атомного происхождения и их аномальные возбуждения



Новости партнеров