Ett internationellt team av forskare har visat ett nytt sätt att få en detaljerad förståelse för vad som händer när två atomer möts. I deras tidning publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev , gruppen beskriver sina experiment, som innebar att man noga observerade när två atomer kom i kontakt med varandra.

Tanken på att se två atomer kollidera kan göra vissa människor oroliga, när de föreställer sig en kärnvapenbomb, men inte alla sådana kollisioner är så dramatiska. I denna nya insats, forskarna mätte den magnetiska interaktionen som inträffade när två atomer bringades mycket långsamt i kontakt med varandra.

Tidigare forskning har visat att atomer har så kallade vågfunktioner, som definieras av sannolikhetsbaserade banor för deras elektroner. Tidigare forskning har också visat att när två atomer rör sig i närheten, när deras vågformer överlappar varandra, uppstår en kraft som kallas "utbytesinteraktion" - och den växer när de två rör sig närmare varandra. Utbytesinteraktionen sker hela tiden, som när du trycker ihop två fingrar, eller i kemi experiment. Men tills nu, ingen hade noggrant mätt dess kraft successivt när två atomer kom i närheten. I detta nya experiment, forskarna har gjort en sådan mätning i sitt labb.

Teamet placerade en enda titanatom ovanpå ett lager magnesiumoxid, som fungerade som en isolator. De placerade sedan en enda järnatom på spetsen av ett skanningstunnelmikroskops sond. Sedan, de flyttade långsamt den enda järnatomen mot den enda titanatomen. När de gjorde det, de mätte den magnetiska effekten på de två atomerna via två metoder. Den första var elektronspinnresonans - en teknik som gav mycket detaljerade mätningar av de svagare interaktionerna. Den andra involverade användningen av oelastisk elektrontunnelspektroskopi - det gav bättre resultat när man mätte de starkare interaktionerna. Genom att använda två mätmetoder gav forskarna mer förtroende för sina resultat när de matchade. Förfarandet gjorde det möjligt för forskarna att uppnå en ny precision i att mäta utbytesinteraktioner. Det demonstrerade också en möjlig teknik för att ställa in en atoms magnetfält på ett sätt som kan vara praktiskt i framtidens datalagringsenheter.

© 2019 Science X Network