Исследователи опубликовали свои результаты в последнем выпуске журнала Nature Nanotechnology.Наименьшая единица магнита — это магнитный момент отдельного атома или иона.
Если два из этих магнитных моментов связаны, возникают два варианта: либо магнитные моменты складываются в более сильный момент, либо они компенсируют друг друга, и магнетизм исчезает. С точки зрения квантовой физики это называется триплетом или синглетом.
Группа исследователей вокруг профессора Марио Рубена из Технологического института Карлсруэ и профессора Хайко Б. Вебера из Университета Фридриха Александра в Эрлангене-Нюрнберге теперь хотела выяснить, можно ли электрически измерить магнетизм пары магнитных моментов за один молекула.Для этого команда под руководством Марио Рубена использовала для эксперимента индивидуализированную молекулу из двух ионов кобальта. В Эрлангене Хайко Б. Вебер и его команда изучали молекулу в так называемом соединении одной молекулы.
Это означает, что два металлических электрода расположены очень близко друг к другу, так что молекула длиной около 2 нм остается стабильной между этими электродами в течение многих дней, в то время как ток через переход может быть измерен. Затем эта экспериментальная установка подвергалась воздействию различных, вплоть до очень высоких, температур. Ученые обнаружили, что таким способом можно измерить магнетизм. Магнитное состояние в молекуле стало видимым как аномалия Кондо.
Это эффект, который заставляет электрическое сопротивление уменьшаться при высоких температурах.Это происходит только при активном магнетизме и, следовательно, может использоваться в качестве доказательства.
В то же время исследователям удалось включить и выключить этот эффект Кондо с помощью приложенного напряжения. Точный теоретический анализ, проведенный группой доцента Карин Финк из Технологического института Карлсруэ, более подробно определяет различные сложные квантовые состояния пары ионов кобальта.
Таким образом, исследователям удалось воспроизвести элементарную физику в одной молекуле.