(PhysOrg.com) - Även om forskare hävdar att spintronics framväxande teknologi kan överträffa konventionell elektronik för att bygga nästa generation av snabbare, mindre, effektivare datorer och högteknologiska enheter, ingen har faktiskt sett spinn – en kvantmekanisk egenskap hos elektroner – i enskilda atomer förrän nu. I en studie publicerad som en Advance Online Publication i tidskriften Naturens nanoteknik på söndag, fysiker vid Ohio University och University of Hamburg i Tyskland presenterar de första bilderna av spinn i aktion.

Forskarna använde ett specialbyggt mikroskop med en järnbelagd spets för att manipulera koboltatomer på en platta med mangan. Genom scanning tunnelmikroskopi, laget placerade om enskilda koboltatomer på en yta som ändrade riktningen för elektronernas spinn. Bilder som tagits av forskarna visade att atomerna såg ut som ett enda utsprång om spinnriktningen var uppåt, och som dubbla utsprång med lika höjder när spinnriktningen var nedåt.

Studien tyder på att forskare kan observera och manipulera spinn, ett fynd som kan påverka framtida utveckling av magnetisk lagring i nanoskala, kvantdatorer och spintroniska enheter.

"Olika riktningar i spinn kan betyda olika tillstånd för datalagring, sa Saw-Wai Hla, en docent i fysik och astronomi vid Ohio Universitys Nanoscale and Quantum Phenomena Institute och en av de primära forskarna på studien. "Minnesenheterna i nuvarande datorer involverar tiotusentals atomer. I framtiden, vi kanske kan använda en atom och ändra datorns kraft i tusental."

Till skillnad från elektroniska enheter, som avger värme, spintronic-baserade enheter förväntas uppleva mindre effektförlust.

Experimenten utfördes i ett ultrahögt vakuum vid den låga temperaturen på 10 Kelvin, med hjälp av flytande helium. Forskare kommer att behöva observera fenomenet i rumstemperatur innan det kan användas i datorhårddiskar.

Men den nya studien föreslår en väg till den applikationen, sade studiens huvudförfattare Andre Kubetzka vid universitetet i Hamburg. För att avbilda rotationsriktningen, laget använde inte bara en ny teknik utan också en manganyta med ett snurr som, i tur och ordning, tillät forskarna att manipulera spinn av koboltatomerna som studerades.

"Kombinationen av atommanipulation och spinnkänslighet ger ett nytt perspektiv på att konstruera strukturer i atomskala och undersöka deras magnetiska egenskaper, sa Kubetzka.