Zo zien de superatomen er ongeveer uit. Een ijzeratoom (midden) in combinatie met de magnesiumatomen vormt een opmerkelijk stabiele minimagneet.

Superatomen gemaakt

Onderzoekers zijn er in geslaagd uit meerdere andere atomen een nieuw soort superatomen samen te stellen, die de chemische eigenschappen hebben van een veel groter atoom – met ongebruikelijke magnetische eigenschappen.

Wat is een superatoom?
Het superatoom bevat gemagnetiseerde magnesiumatomen – een element dat gewoonlijk geen magnetische eigenschappen heeft. De combinatie van het metaalachtige karakter van magnesium met de nieuwe magnetische eigenschappen belooft interessante toepassingen voor de volgende generatie van snellere processoren, grotere geheugenopslag en kwantumcomputers.

Het nieuw ontdekte cluster bestaat uit één ijzeratoom en acht magnesiumatomen. Het gedraagt zich als een kleine magneet dat zijn magnetische kracht ontleent aan de ijzer- en magnesiumatomen. De gecombineerde eenheid is even magnetisch als een ijzeratoom en zorgt ook voor specifieke spintoestanden van de elektronen in het cluster.

Zo zien de superatomen er ongeveer uit. Een ijzeratoom (midden) in combinatie met de magnesiumatomen vormt een opmerkelijk stabiele minimagneet.
Zo zien de superatomen er ongeveer uit. Een ijzeratoom (midden) in combinatie met de magnesiumatomen vormt een opmerkelijk stabiele minimagneet.

Cluster krijgt extra stabiliteit
Het team ontdekte dat het cluster bij acht magnesiumatomen extra stabiliteit kreeg. De reden: gevulde elektronenschillen waren ver verwijderd van de niet-gevulde schillen. Een atoom is in een stabiele configuratie als de buitenste elektronenschil gevuld is en ver verwijderd van niet-gevulde elektronenschillen. Edelgassen zoals helium hebben volledig gevulde elektronenschillen. Volgens een van de onderzoekers, Shiv Khanna, gebeurt dit gewoonlijk alleen met gepaarde elektronen (die niet magnetisch zijn), maar in dit onderzoek bleek de magnetische schil toch stabiel.

Volgens Khanna had het nieuwe cluster een magnetisch moment van vier Bohr magnetons, twee keer zo groot als dat van ijzer in een massief ijzeren magneet. Een magnetisch moment is een maat voor de magnetische sterkte van het cluster. Van de meer dan honderd elementen in het periodiek systeem, zijn er maar negen elementen die in vaste vorm magnetisch gedrag vertonen.

Moleculaire elektronica en kwantumcomputers dichterbij
Reveles, een andere onderzoeker die bij het experiment betrokken was, denkt dat een combinatie zoals nu is gecreëerd, kan helpen “moleculaire elektronica” door te laten breken. Dit soort moleculaire structuren kunnen namelijk elektronen met een bepaalde spin selectief doorlaten – essentieel voor bijvoorbeeld kwantumcomputers. Van deze moleculaire onderdelen wordt ook verwacht dat ze elektronica compacter maken, meer data kunnen verwerken, naast andere voordelen, aldus Reveles.

Khanna en zijn team doen voorstudies voor het produceren van de nieuwe superatomen en hebben al enkele veelbelovende waarnemingen gedaan die in spintronica kunnen worden toegepast. Spintronica is een vorm van elektronica waarin gebruik wordt gemaakt van de spin (de ‘richting’ waarin een elektron tolt). Spintronica belooft zeer energiezuinige, snelle en compacte elektronica.

Bron
Science Daily

8 reacties op “Superatomen gemaakt”

Laat een reactie achter