Detección magnética a escala atómica

2019-11-03 03:00:30

Los clásicos microscopios ópticos que utilizan un rayo de luz o de electrones son ciegos e inútiles en la exploración del mundo de los átomos y de las moléculas individuales. En su lugar, se utilizan otras técnicas que recuerdan a un diminuto y ultrapreciso tocadiscos. Estos instrumentos, llamados microscopios de sonda de barrido, utilizan el extremo de una aguja afilada como punta para ‘leer’ los surcos creados por los átomos y las moléculas colocados en una superficie de apoyo.

Un equipo internacional ha alcanzado una precisión sin precedentes en la detección magnética a escala atómica usando uno de estos microscopios, en concreto uno de efecto túnel, que permite tomar imágenes de superficies en esa escala.

“Para sentir la proximidad entre la punta y la superficie, los científicos utilizamos una pequeña corriente eléctrica que comienza a fluir cuando ambas están separadas por una fracción de millones de milímetros, es decir, un nanómetro. La regulación de la punta para mantener esta distancia permite la obtención de imágenes topográficas mediante el escaneado de la superficie” afirma Nicolás Lorente quien es uno de los investigadores.

Los principios básicos de estos microscopios se desarrollaron ya en 1980, pero ha sido en la última década cuando la comunidad científica ha aprendido a ampliar sus capacidades mediante diseños inteligentes del extremo de su punta de sondeo.

De forma similar, presentaron un diseño de la afilada punta que aporta una función novedosa: la hace sensible a los momentos magnéticos. Esto se consigue mediante la colocación de un imán molecular que contiene un único átomo de níquel en el ápice.

Esta molécula puede ser llevada eléctricamente a diferentes estados magnéticos que tienen en cuenta la dirección en la que señala el imán molecular.

La dirección del imán se puede determinar midiendo la conductancia electrónica en el microscopio. A modo de una pequeña brújula, la punta molecular reaccionará a la presencia de pequeños campos magnéticos en la superficie medida, cambiando la conductancia del microscopio.

Aplicaciones

La importancia de este logro es triple. En primer lugar, el uso de una molécula como sensor activo hace que sea muy reproducible y fácil de implementar en instrumentos utilizados por otros grupos de todo el mundo que trabajan en este campo.

Segundo, la técnica no es destructiva ya que las interacciones son muy débiles. Y en tercer lugar, el esquema de detección se basa únicamente en propiedades fácilmente observables en la punta del sensor de forma que pequeñísimos imanes atómicos que normalmente son difíciles de medir, es decir, se vuelven accesibles.

Según los investigadores, con este trabajo la comunidad científica ha ampliado su caja de herramientas a escala nanométrica con una nueva técnica sensible a las propiedades magnéticas que será importante para futuras aplicaciones, que van desde dispositivos de memoria a nanoescala hasta nuevos materiales o aplicaciones en el campo de la simulación cuántica y la computación, además de ayudar a comprender mejor las estructuras a escala atómica.

Fuente: SINC

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