[PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: Twee bits in één atoom

From: Jerwin de Graaf <J.N.deGraaf@xxxxxxxxxx>
To: "pwc-media@xxxxxxxxxxxxx" <pwc-media@xxxxxxxxxxxxx>
Date: Thu, 27 Aug 2020 09:30:21 +0000

Twee bits in één atoom

Onderzoekers van de TU Delft zijn erin geslaagd om twee verschillende soorten
magnetisme in een enkel atoom onafhankelijk van elkaar te manipuleren. Het
onderzoek is van belang voor de ontwikkeling van uiterst kleine vormen van
dataopslag. De nieuwe ontdekking maakt het mogelijk om, op termijn, twee bits
aan informatie op te slaan in één atoom.

[cid:image003.jpg@01D67C65.6F715DD0]Het magnetisme van een atoom ontstaat
doordat elektronen rondom de atoomkern draaien. Die draaibewegingen vallen in
twee categorieën uiteen. "Vergelijk het met de Aarde die om de zon draait,"
legt onderzoeksleider Sander Otte uit. "Aan de ene kant is er de omwenteling
van de Aarde om de zon, die een jaar duurt. Aan de andere kant draait de Aarde
ook om zijn eigen as, wat tot de dag/nacht-cyclus leidt." Zo is het ook met een
elektron rondom een atoom: de omwenteling om de atoomkern heen heet het
baanimpulsmoment en de rotatie van het elektron om zijn eigen as het
spinimpulsmoment, of kortweg spin.

Linksom of rechtsom
Elk van die bewegingen kun je in principe gebruiken om informatie op te slaan.
Het baanimpulsmoment kan bijvoorbeeld linksom of rechtsom gaan. Deze twee
draairichtingen kunnen de '0' en de '1' van een bit voorstellen. De spin heeft
ook twee mogelijke draairichtingen. Dus in theorie zou je twee bits aan
informatie kwijt moeten kunnen in één enkel atoom. "Maar in de praktijk valt
dat tegen", vervolgt Otte. "Als je de baanrichting omdraait, dan verandert de
spinrichting vrijwel altijd mee en andersom."

Het Delftse onderzoek, dat in samenwerking met Spaanse en Chileense
onderzoekers is uitgevoerd, maakt het mogelijk om alleen de baanrichting om te
draaien zonder de spinrichting te beïnvloeden. Dat dit nu toch is gelukt, is
met dank aan een fenomeen dat ooit is voorspeld door Einstein en de Nederlandse
natuurkundige Wander Johannes de Haas. Volgens dit Einstein-de Haaseffect kan
de omklapping van de baanrichting óók worden gecompenseerd door een onmeetbaar
kleine rotatie van de omgeving - in dit geval het stukje metaal waar het atoom
deel van uitmaakt. Dit effect was niet eerder waargenomen op de schaal van een
enkel atoom, laat staan dat het kon worden toegepast voor de manipulatie van
atomair magnetisme.

Perfecte scheiding
De onderzoekers maakten gebruik van een tunnelmicroscoop, waarin een heel
scherpe naald atomen aftast en deze zelfs naar believen kan verplaatsen.
Gewoonlijk maakt een magnetisch atoom contact met verscheidene buuratomen, die
het magnetisme verstoren. Otte en zijn team bereikten de perfecte scheiding
tussen spin- en baanimpulsmoment die nodig was voor het onderzoek door een
magnetisch ijzeratoom exact bovenop één enkel niet-magnetisch stikstofatoom te
positioneren. Zo creëerden ze een ideale geometrie die in de natuur zelden
spontaan ontstaat.

De mogelijkheid om bits op te slaan in individuele atomen zou de bestaande
opslagcapaciteit vele duizenden malen vergroten. Toch waarschuwt Otte dat het
nog lang niet zover is. "Het voornaamste resultaat is dat we weer een stapje
verder zijn gekomen in ons vermogen om atomen, en zelfs de elektronen die
daaromheen draaien, naar onze hand te zetten. Dat is een prachtig doel op zich."

***

Meer informatie

Paper: "Complete reversal of the atomic unquenched orbital moment by a single
electron", R. Rejali, D. Coffey, J. Gobeil, J. W. González, F. Delgado and A.
F. Otte, npj Quantum Materials

Afbeelding: artist's impression van het bestudeerde atoom onder de naald van
een tunnelmicroscoop. Het spin- en baansimpulsmoment zijn aangegeven met
respectievelijk een kleine en een grote pijl.

Contact:

Prof. dr. Sander Otte
+31 6 26 72 08 10
a.f.otte@xxxxxxxxxx<mailto:a.f.otte@xxxxxxxxxx>

Jerwin de Graaf (persvoorlichter TU Delft)
+31 6 42 71 72 27
j.n.degraaf@xxxxxxxxxx<mailto:j.n.degraaf@xxxxxxxxxx>

Attachment: 2bits1atoom.png
Description: 2bits1atoom.png

[PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: Twee bits in één atoom

Other related posts: