Chinesische Universität entwickelt Methode zur Spin-Abbildung im atomaren Maßstab
Forscher der University of Science and Technology of China haben eine neue Methode zur Abbildung von Elektronenspins im atomaren Maßstab entwickelt, die eine topologische Materialspitze in einem Rastertunnelmikroskop verwendet. Die Technik ermöglicht detailliertere Studien von Quantenmaterialien.
Ein Forschungsteam der University of Science and Technology of China (USTC) hat eine neuartige Methode zur Abbildung von Elektronenspins im atomaren Maßstab entwickelt. Die am 13. Oktober in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studie nutzt eine Spitze eines Rastertunnelmikroskops, die aus einem topologischen Material gefertigt ist. Diese "Lupe im atomaren Maßstab" bietet beispiellose Details über die magnetischen Eigenschaften von Quantenmaterialien.
Traditionelle Spin-auflösende Sonden verlassen sich oft auf magnetische Atome an der Spitze, deren Spinzustände durch Wechselwirkungen mit der Probe beeinflusst werden können. Sie erfordern auch häufig externe Magnetfelder. Die neue Methode nutzt die eindimensionalen Randzustände von Quanten-Spin-Hall-Systemen, die eine helikale Eigenschaft aufweisen: Elektronen, die sich in entgegengesetzte Richtungen entlang derselben Kante bewegen, tragen entgegengesetzte Spins.
Das Forschungsteam entwickelte in Zusammenarbeit mit der Hong Kong University of Science and Technology eine atomar aufgelöste Spitze für Rastertunnelmikroskope aus einem topologischen Material, speziell aus Einkristall-α-Brombismut. Nach Bestätigung der Eigenschaften der Spitze wurde sie zur Untersuchung der Oberfläche von Kaliumvanadiumselenoxid (KV2Se2O) verwendet. Diese Materialstudie lieferte den Nachweis für eine zweidimensionale, d-Wellen-ähnliche, versetzte magnetische Ordnung auf atomarer Ebene.
Dieser Fortschritt eröffnet neue Wege für die Untersuchung von Quantenmaterialien und magnetischen Phänomenen im Nanomaßstab. Die Forscher schlagen vor, dass die Methode in Zukunft zur Untersuchung der Eigenschaften aufkommender Materialien, einschließlich zweidimensionaler Magnete und anderer komplexer Quantenmaterialien, im atomaren Maßstab angewendet werden könnte.