Nueva publicación en Nature Nanotechnology sobre la manipulación de átomos magnéticos

Después de haber realizado un experimento en el cual lograron medir y manipular el acople hiperfino de átomos magnéticos aislados en una superficie, un grupo de científicos –del que participa un investigador del CONICET–, concretó un nuevo avance. En un artículo publicado hoy en la revista Nature Nanotechnology se muestra una nueva técnica que permite controlar el magnetismo de un átomo de cobre aislado. Esta tecnología podría utilizar, en un futuro no muy lejano, núcleos atómicos para guardar y procesar información.

Polarización nuclear de átomos aislados controlada eléctricamente es el título del trabajo, que fue realizado de manera colaborativa por físicos experimentales y teóricos de Estados Unidos, Corea, Argentina, Portugal, Suiza, Reino Unido y España. El investigador adjunto del CONICET en el Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica (IMIT, CONICET – UNNE) y profesor en la Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y Agrimensura de la UNNE, Alejandro Ferrón fue uno de los responsables del desarrollo teórico.

El trabajo previo, que permitió la realización del experimento descripto en este ultimo trabajo, fue publicado en octubre en la revista Science. En esa etapa, los investigadores habían realizado un experimento que consistió en colocar átomos de hierro y de titanio sobre una doble capa de óxido de magnesio, depositada sobre plata, utilizando un microscopio de efecto túnel, un complejo equipo que es conocido como STM por sus siglas en inglés (Scanning Tunneling Microscope) y combinándolo con técnicas de resonancia de espín electrónico, llamada ESR por Electron Spin Resonance para detectar y manipular el acople hiperfino.

“Este nuevo trabajo va mucho mas allá de las pruebas que permitieron detectar el acople hiperfino. En esta oportunidad, se trabajó con átomos de cobre y se aplicó la técnica para mover el espín nuclear, es decir, el momento angular intrínseco que tienen partículas como los electrones y los núcleos atómicos. En este ultimo artículo mostramos que es posible controlar el magnetismo de un solo núcleo realizando un experimento de Resonancia Magnética Nuclear (NMR por sus siglas en ingles) en un átomo por vez”, explica Ferrón. Al igual que en la etapa anterior, el investigador del CONICET fue uno de los encargados de analizar y explicar los resultados obtenidos en el laboratorio.

En este experimento se logró polarizar los espines nucleares de átomos individuales de cobre sobre una superficie, a través de la técnica STM-ESR. Utilizando una corriente eléctrica fueron capaces de trasferir la orientación magnética de la punta del STM al núcleo del átomo de cobre gracias el acople hiperfino entre espin electrónico y espin nuclear.

Ambos trabajos, publicados en dos de las revistas científicas más importantes a nivel mundial, abren un nuevo campo para el desarrollo de nanoestructuras y tendrán aplicaciones para el desarrollo de las tecnologías cuánticas, que se proyectan como la próxima revolución en el campo de la informática.

Por Cecilia Fernández Castañón – CCT CONICET Nordeste

Sobre investigación

Kai Yang

IBM Almaden Research Center. San Jose, Estados Unidos.

Philip Willke

IBM Almaden Research Center. San Jose, Estados Unidos.

Center for Quantum Nanoscience, Institute for Basic Science (IBS). Seoul, Corea.
Department of Physics, Ewha Womans University. Seoul, Corea.

Yujeong Bae

IBM Almaden Research Center. San Jose, Estados Unidos.

Center for Quantum Nanoscience, Institute for Basic Science (IBS). Seoul, Corea.
Department of Physics, Ewha Womans University. Seoul, Corea.

Alejandro Ferrón

Investigador adjunto. IMIT – CONICET.

Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y Agrimensura, Universidad Nacional del Nordeste. Corrientes, Argentina.

Jose Luis Lado

QuantaLab, International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL). Braga, Portugal.

Institute for Theoretical Physics. Zurich, Suiza.

Arzhang Ardavan.

Clarendon Laboratory, Department of Physics. University of Oxford. Reino Unido.

Joaquín Fernández-Rossier.

QuantaLab, International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL). Braga, Portugal.

Departamento de Física Aplicada, Universidad de Alicante. España.

Andreas J. Heinrich

Center for Quantum Nanoscience, Institute for Basic Science (IBS). Seoul, Corea.

Department of Physics, Ewha Womans University. Seoul, Corea.

Christopher P. Lutz.

IBM Almaden Research Center. San Jose, Estados Unidos.