นักฟิสิกส์จับภาพ สปิน ของอะตอมได้ครั้งแรก
นักฟิสิกส์จับภาพ สปิน ของอะตอมได้ครั้งแรก
ภาพอะตอมเดี่ยวของโคบอลต์ที่เปลี่ยนแปลงไปตามทิศทางของสปิน (แสดงด้วยลูกศร) และเนภาพเดียวที่เผยแพร่แก่สื่อ (Saw-Wai Hla/มหาวิทยาลัยโอไฮโอ)
แม้ว่าศาสตร์ด้าน สปินทรอนิกส์ หรืออิเล็กทรอนิกส์ที่อาศัย สปิน ซึ่งเป็นคุณสมบัติด้านกลศาสตร์ควอนตัมของอิเล็กตรอนมาใช้ จะช่วยให้เราพัฒนาคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ที่ทำงานเร็วขึ้น มีประสิทธิภาพมากขึ้น และมีขนาดเล็กลงได้ แต่ยังไม่เคยมีใครเห็นสปินในอะตอมเดี่ยวมาก่อน
จนกระทั่งทีมนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโอไฮโอ (Ohio University ) สหรัฐฯ และมหาวิทยาลัยฮัมบวร์ก (University of Hamburg) เยอรมนี ได้ร่วมกันพัฒนากล้องจุลทรรศน์ที่สามารถบันทึกภาพการกระทำของสปิน (Spin) ในตอมเดี่ยวได้ และเผยแพร่ผลงานในรูปแบบออนไลน์ของวารสารเนเจอร์นาโนเทคโนโลยี (Nature Nanotechnology)
ไซน์เดลีรายงานว่าทีมวิจัยได้สร้างกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้ปลายเข็มซึ่งเคลือบเหล็กเพื่อจัดเรียงอะคอมโคบอลต์บนแผ่นแมงกานีส โดยใช้เทคนิคของกล้องจุลทรรศน์ทะลุทะลวงกวาด (scanning tunneling microscopy) หรือกล้องเอสทีเอ็ม (STM) ทีมวิจัยได้ย้ายตำแหน่งอะตอมโคบอลต์ไปบนพื้นผิวซึ่งได้เปลี่ยนแปลงทิศทางสปินของอิเล็กตรอน
ภาพที่ทีมนักวิทยาศาสตร์บันทึกได้แสดงภาพของอะตอมโพล่ขึ้นมาเป็นแท่งเดี่ยวหากสปินมีทิศทางตั้งขึ้น และเป็นแท่งคู่ที่มีความสูงเท่ากันหากสปินมีทิศทางทิ่มลง การศึกษานี้ชี้ว่านักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตและเปลี่ยนแปลงสปินได้ ซึ่งอาจส่งผลต่อการพัฒนาอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลทางแม่เหล็กระดับนาโน คอมพิวเตอร์ควอนตัมและอุปกรณ์สปินทรอนิกส์ในอนาคตได้
ทิศทางสปินที่แตกต่างกันแปลเป็นสถานะที่แตกต่างในการจัดเก็บข้อมูลได้ อุปกรณ์ความจำในคอมพิวเตอร์ปัจจุบันใช้อะตอมหลายพันอะตอม ในอนาคตเราอาจจะใช้เพียงอะตอมเดียวเปลี่ยนแปลงพลังงานของคอมพิวเตอร์ได้ ซอว์-วาย ฮลา (Saw-Wai Hla) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ฟิสิกส์และดาราศาสตร์จากสถาบันปรากฏการณ์ควอนตัม (Nanoscale and Quantum Phenomena Institute) มหาวิทยาลัยโอไฮโอ (Ohio University) สหรัฐฯ ซึ่งเป็นผู้ตรวจสอบการศึกษาขั้นต้นให้คำอธิบาย
ต่างไปจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปซึ่งปล่อยความร้อนออกมา อุปกรณ์ที่ใช้หลักการสปินทรอนิกส์ถูกคาดหวังว่าจะใช้กำลังไฟที่สิ้นเปลืองน้อยกว่า
การทดลองครั้งนี้ดำเนินการภายในเงื่อนไขที่สภาพแวดล้อมอยู่ในภาวะสุญญากาศยิ่งยวดและอุณหภูมิต่ำเพียง 10 เคลวิน (-263.15 องศาเซลเซียส) โดยใช้ฮีเลียมเหลวเป็นสารหล่อเย็น แต่นักวิจัยยังต้องศึกษาปรากฏการณ์นี้ภายในอุณหภูมิห้อง ก่อนที่จะนำหลักการไปกับฮาร์ดไดรฟ์ของคอมพิวเตอร์
อย่างไรก็ดี อังเดร กูเบทซ์กา (Andre Kubetzka) จากมหาวิทยาลัยฮัมบวร์ก (University of Hamburg) เยอรมนี กล่าวว่า ทีมวิจัยจะใช้เพียงเทคนิคใหม่อย่างเดียวเพื่อบันทึกภาพทิศทางสปินไม่ได้ แต่จำเป็นต้องใช้พื้นผิวแมงกานีสเพื่อให้นักวิจัยสามารถจัดเรียงสปินของโคบอลต์ด้วย
การผสมผสานการจัดเรียงอะตอมและความไวต่อการถูกกระตุ้นของสปินนั้น ให้มุมมองใหม่ในการสร้างโครงสร้างระดับอะตอมและการค้นหาคุณสมบัติทางเม่เหล็กของโครงสร้างเหล่านั้น กูเบทซ์กากล่าว
งานวิจัยครั้งนี้เป็นผลจากความร่วมมือระหว่างทีมวิจัย 3 ทีม ได้แก่ กลุ่มกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนทะลุทะลวงกวาดสปินโพลาไรซ์ ( spin-polarized scanning tunneling microscopy group) จากมหาวิทยาลัยฮัมบวร์ก ทีมของ ซอว์-วาย ฮลา ผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดเรียงอะตอมจากมหาวิทยาลัยโอไฮโอ และศาสตราจารย์ผู้ศึกษาทางด้านทฤษฎี 2 คน คือ ศ.สเตฟาน ไฮนซ์ (Stefan Heinze) และ ศ.เปาโล เฟอร์เรียนี (Paolo Ferriani) จากมหาวิทยาลัยคริสเตียน-อัลเบรทช์สในคีล (Christian-Albrechts-Universität Kiel) เยอรมนี
สำหรับงานวิจัยในส่วนของมหาวิทยาลัยฮัมบวร์กนั้นได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิจัยเยอรมัน (German Research Foundation) กับพันธมิตรความร่วมมือและการศึกษานานาชาติ (Partnership for International Collaboration and Education: PIRE) และเงินสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์สหรัฐฯ (National Science Foundation)
ที่มา
//www.manager.co.th/Science/ViewNews.aspx?NewsID=9530000057942
| Create Date : 29 เมษายน 2553 |
| Last Update : 29 เมษายน 2553 15:52:32 น. |
|
1 comments
|
| Counter : 1579 Pageviews. |
 |
|
|
ฝากข้อความหลังไมค์
Rss Feed
ผู้ติดตามบล็อก : 108 คน [