Technologie nieuws

Natuurkundigen van de Friedrich-Alexander-Universiteit Erlangen-Nürnberg (FAU) en van het Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hebben aangetoond hoe het magnetisme, dat wordt uitgedrukt als krachtwerking tussen twee gemagnetiseerde objecten, ook binnen een enkel molecuul werkt. Deze voor fundamenteel onderzoek belangrijke ontdekking levert de wetenschappers een nieuw werktuig op om magnetisme als elementair fenomeen van de natuurkunde beter te begrijpen.

De kleinste eenheid van een magneet is het magnetische moment van een enkel atoom of ion. Koppelt men twee van dergelijke magnetische momenten aan elkaar, dan ontstaan er twee mogelijkheden: of de twee magnetische momenten vullen elkaar aan tot een sterker moment, of ze compenseren elkaar en het magnetisme verdwijnt. Volgens de kwantumfysica spreekt men van een triplet of een singlet.

Test
Een onderzoeksteam van beide instituten wilde testen, of men het magnetisme van een paar magnetische momenten in een enkele molecuul elektrisch kan meten. De werkgroep had daarvoor een molecuul, bestaande uit twee kobaltionen, voor het experiment op maat gemaakt. In Erlangen is dit zogenaamde enkel molecuul via contact onderzocht.

Daartoe bracht men twee metalen elektroden zo dicht bij elkaar, dat de molecuul (met een lengte van ongeveer 2 nm) een flink aantal dagen stabiel kon worden gehouden, terwijl tegelijkertijd de stroom door de contacten kon worden gemeten.

Deze experimentele opzet hebben de wetenschappers daarna op verschillende manieren blootgesteld aan zeer lage temperaturen. Daarbij werd duidelijk, dat het magnetisme kon worden gemeten. De magnetische toestand binnen het molecuul werd als kondo-anomalie (het effect waarbij de elektrische weerstand bij zeer lage temperaturen verder daalt) zichtbaar. Tegelijkertijd lukte het de onderzoekers om dit kondo-effect met de aangelegde spanning in en uit te schakelen.

Een nauwkeurige theoretische analyse in het KIT verduidelijkte de verschillende complexe kwantumtoestanden van het kobalt-ionenpaar. Daarmee is het gelukt, om elementaire fysica in een enkel molecuul te reproduceren.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven