Une équipe de chercheurs d'IBM a développé une nouvelle façon de mesurer le champ magnétique d'atomes individuels qui offre une résolution en énergie 1000 fois supérieure aux techniques conventionnelles. Dans leur article publié dans la revue Nanotechnologie naturelle, l'équipe décrit leur approche, son bon fonctionnement et leur espoir de pouvoir le modifier de manière à permettre à d'autres disposant d'un matériel moins spécialisé de l'utiliser.

Les scientifiques sont impatients de mieux mesurer les champs magnétiques des atomes individuels, car ils pensent que cela conduira à une meilleure compréhension des interactions matérielles et biologiques, en particulier celles impliquant des interactions magnétiques faibles. Les méthodes actuelles reposent sur l'utilisation de défauts dans les diamants, bien que l'équipe d'IBM note que des travaux antérieurs dans leur laboratoire montrent qu'il est possible de mesurer les interactions faibles d'une autre manière, une approche qualifiée de difficile. Dans ce nouvel effort, l'équipe a trouvé un moyen de faire le travail qui est relativement simple, bien que, ils notent, il nécessite un matériel spécial.

Dans la nouvelle approche, un atome appelé capteur est placé près d'un atome cible à l'intérieur d'un microscope à effet tunnel. Un champ magnétique est ensuite appliqué au microscope, suivi d'une décharge électrique à la jonction tunnel. De là, la fréquence de l'atome est surveillée - lorsqu'elle correspond au spin de la précession (l'axe de rotation autour d'un champ magnétique qui reflète son degré de magnétisme), il révèle la mesure du champ magnétique. Le changement d'orientation est mesuré en déplaçant l'atome du capteur vers la pointe du capteur du microscope.

Les chercheurs ont trouvé leur approche beaucoup plus précise et plus facile à lire que d'autres méthodes, soulignant que le signal qu'ils ont reçu de la technique était à la fois plus fort et plus robuste. Ils notent également que peu d'autres laboratoires ont probablement la combinaison d'équipements (comme le câblage haute fréquence ajouté au microscope) nécessaire pour reproduire leur technique, ils prévoient donc de poursuivre le travail dans l'espoir d'obtenir les mêmes résultats dans des conditions plus détendues.

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