Группа ученых из Центра квантовых нанотехнологий (Center for Quantum Nanoscience, QNS), вместе с их коллегами из США, произвели магнитно-резонансную томографическую (МРТ) съемку на самом маленьком на сегодняшний день уровне. Объектами этой съемки выступали отдельные атомы, а в результате у ученых получилось наглядная визуализация распределения магнитного поля этих атомов.
Магнитно-резонансная томография, как правило, производится в больницах и других медицинских учреждениях, как часть процесса диагностики заболеваний. МРТ-технология позволяет получить картину плотности распределения спинов (вращения) электронов и протонов атомов человеческого тела, и чем больше таких вращений регистрируется чувствительными датчиками оборудования, тем более качественной и информативной получается производимая съемка.
Однако, ученые, о которых шла речь немного выше, доказали, что МРТ-технологию можно использовать и по отношению к единичным атомам, находящимся на поверхности. Для этого применяется туннельный сканирующий микроскоп, который при помощи наконечника, "заточенного" до атомарной толщины, позволяет просканировать и получить изображение отдельных атомов.
В данных экспериментах были исследованы атомы двух химических элементов, железа и титана, оба которых являются магнитными материалами. При помощи процесса манипулирования наноразмерными объектами атомы этих элементов были помещены на поверхность и, поэтому, они были хорошо видимы при помощи туннельного микроскопа. После этого исследователи произвели сканирование этих атомов наконечником микроскопа, что позволило получить картину распределения магнитного поля каждого атома и картину магнитного взаимодействия между атомами, которые или притягивались, или отталкивались, подобно крошечным магнитам в зависимости от направления вращения их электронов.
[Технология атомарного МРТ-сканирования]
Было замечено, что "магнитная подпись" атомов железа кардинально отличается от подписи атомов титана. "Такая технология позволит нам в будущем идентифицировать атомы различных элементов по их "магнитной подписи", что делает технологию чрезвычайно мощным исследовательским инструментом" - рассказывает доктор Филип Виллке (Dr. Philip Willke) из QNS.
В скором времени исследователи при помощи "атомарной" МРТ-технологии планирую провести исследования и составить карты распределения магнитных полей более сложных структур, таких, как органические молекулы и кристаллы магнитных материалов. Это, в свою очередь, снабдит ученых новыми данными о строении материи, которые можно будет использовать позже при разработке новых материалов, к примеру. Кроме этого, данная технология может быть использована для измерений и управления состоянием квантовых систем, выполняющих определенные вычислительные функции намного быстрее обычных компьютеров.