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Neue Technik: Mikroskop sieht Spin einzelner Atome

Bisher kann das Rastertunnelmikroskop vor allem die Anordnung von Atomen bestimmen. Nun haben Forscher ihm einen neuen Trick beigebracht.
Atom mit Elektronen (Symbolbild)Laden...

Wissenschaftler haben das seit Langem bekannte Rastertunnelmikroskop derart weiterentwickelt, dass man damit den Spin einzelner Atome erfassen kann. Bisher ist dies nur auf Umwegen und mit Einschränkungen möglich. Der Spin legt die magnetischen Eigenschaften eines Atoms fest.

Rastertunnelmikroskope werden bisher vor allem dazu genutzt, die Anordnung der Atome in einem Material zu bestimmen. Die Geräte setzen dafür auf eine extrem schmale, elektrisch geladene Spitze, die sich im Abstand weniger Nanometer über die Oberfläche bewegt. Schwankungen im Strom, der zwischen Spitze und Oberfläche fließt, erlauben dann Rückschlüsse auf die Position der Atome.

Um auch deren Spin zu messen, hat das Team um Markus Ternes vom Forschungszentrum Jülich ein einzelnes Molekül an die Spitze eines Rastertunnelmikroskops gepackt, wie die Wissenschaftler in »Science« berichten. Das Molekül enthielt unter anderem ein Nickelatom, dessen Eigenschaften die Forscher genau kennen. Gelangte die Spitze in die unmittelbare Nähe eines klar ausgerichteten Atomspins, beeinflusste das die Elektronen des Nickelatoms – was wiederum den Stromfluss durch das Molekül auf charakteristische Art und Weise veränderte.

Die Technik ermögliche es, die atomare Struktur einer Oberfläche gemeinsam mit dem Magnetsinn der einzelnen Atome zu erfassen, heißt es in einer Pressemitteilung des Forschungszentrums. Da sie sich leicht nachrüsten lassen soll, könnte sie in Zukunft in vielen Laboren zum Einsatz kommen. Dort könnte die Technik etwa bei der Untersuchung komplexer magnetischer Zustände an den Oberflächen von Festkörpern helfen.

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