Šveitsi teadlased ehitasid seadme aatomituumade spinndifusiooni jälgimiseks.
Aatomituumade spinnidel saab olla kaks võimalikku väärtust, mida aitab kujutleda nende põhjustatud magnetväljade orientatsioon. Enamikul ainetel ei ole makroskoopilist magnetvälja, sest vähegi suuremas ainehulgas leidub ligikaudu ühepalju kummagi orientatsiooniga tuumasid. Kui siiski niisuguses aines tekitada olukord, kus spinnid on samasuunalised, ning siis seda seisundit häirida, hakkab normaalolukord spontaanselt taastuma. Selle, spinndifusiooniks nimetatava, nähtuse uurimiseks puudusid varem piisava lahutusvõimega mõõteriistad. Nüüd on Sveitsi teadlased spetsiaalselt selleks tarbeks loodud magnetresonantsi ja aatomjõumikroskoopiat ühendava seadmega (Wikipedia: magnetic resonance force microscopy) jälginud spinndifusiooni kulgu ajas. Piltlikult võib nende katseseadet kujutleda kui mikroskoopilist kangimehhanismi, millele kinnitatud 25 mikromeetrilise lineaarmõõtmega CaF2 proovis korrastati tuumade spinnid tugeva välise mittehomogeense magnetvälja abil. Seejärel tekitati häiritus raadiolainete abil, misjärel tuumade spinnjaotus hakkas normaliseeruma. Seda jälgiti, mõõtes kangikese võnkumisi, mida igal ajahetkel mõjutas spinnidest põhjustatud ja välise magnetvälja interaktsioon. Välise välja mittehomogeensus võimaldas tuvastada spinnide lineaarjaotuse igal mõõtehetkel piki kangikese telge. Suured ootused on seotud analoogse katsega ruumilise jaotuse jaoks.
Spinndifusiooni ajalise arengu tundmine aitab kaasa paremate tuumamagnetresonantsil põhinevate mõõteseadmete väljatöötamisele, mis võimaldaks täpsemalt uurida näiteks polümeeride ja proteiinide struktuuri. Samal ajal aitab spinndifusiooni mehhanismi tundmine kaasa spinntroonika arengule. Spinntroonika on teadusharu, mis lisaks elektronide laengule vaatleb nande spinnist tulenevaid efekte ja mängib kvantarvuti loomisel sarnast rolli nagu elektroonika praegustes raalides.
Allikad: physicsworld.com ja Phys. Rev. Lett. 99 227603
Toimetas Erik Randla