Kinesisk forskning etablerar atomupplösning för spinnavbildning

Forskare vid University of Science and Technology of China (USTC) har utvecklat en ny metod för att avbilda elektroners spinn på atomnivå. Forskningen, publicerad den 13 oktober i tidskriften Nature, använder en spets tillverkad av ett topologiskt material för ett sveptunnelmikroskop. Detta "atomupplösningsförstoringsglas" ger en tidigare oöverträffad bild av de magnetiska egenskaperna hos kvantmaterial.

Traditionella spinnupplösningssonder förlitar sig ofta på magnetiska atomer i spetsen, vars spinn kan påverkas av interaktionen med provet. De kräver också ofta externa magnetfält. Den nya metoden utnyttjar kanttillstånden hos kvant-spinnhöl-system, som har en inneboende skruvformad egenskap: elektroner som rör sig i motsatta riktningar längs samma kant bär motsatta spinn.

Forskargruppen, i samarbete med Hongkong University of Science and Technology, tillverkade en atomupplösande sveptunnelmikrosondspets av ett topologiskt material, enkristallint α-bromobismut. Efter att ha bekräftat spetsens egenskaper användes den för att undersöka ytan av kaliumvanadinselexid (KV2Se2O). I denna materialstudie observerades bekräftelse av en tvådimensionell, d-våg-liknande, alternerande magnetisk ordning på atomnivå.

Detta genombrott öppnar nya möjligheter för studiet av kvantmaterial och magnetiska fenomen i nanomått. Enligt forskarna kan metoden framtida användas för att undersöka egenskaperna hos nya material, inklusive tvådimensionella magneter och andra komplexa kvantmaterial, på atomnivå.