IBM-Forscher weisen einzelne Spins nach

Forscher bei IBM haben nach eigenen Angaben jetzt einen Durchbruch im Bereich der Magnetischen Resonanzkraftmikroskopie erzielt. Daniel Rugar und Kollegen beschreiben in einem Aufsatz in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature (Vol 430, S. 329), wie man mit Hilfe des Mikroskops einzelne Elektronenspins nachweisen kann.

"Durch die Geschichte hinweg hat die Möglichkeit, klarer zu sehen, immer zu neuen Entdeckungen geführt" , erklärt Daniel Rugar. Der Nachweis und die Manipulation einzelner Spins könnte nicht nur in der Medizin und Biochemie zu neuen Erkenntnissen beitragen, sondern auch bei der Realisierung von Quantencomputern helfen.

Die Wissenschaftler des Almaden Research Center kombinierten dabei die Rasterkraftmikroskopie mit dem schon lange in der Medizin verwendeten Magnetic Resonance Imaging. Der Aufbau besteht im Prinzip aus einem 85 Mikrometer langen und 150 Nanometer dünnen Hebel mit einer extrem feinen Spitze aus magnetischem Material und einer Spule, die ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Die Magnetspitze erzeugt ein stark inhomogenes Magnetfeld, sodass nur Elektronen innerhalb einer schüsselförmigen Zone in magnetische Resonanz kommen können. Der Spin eines solchen resonanten Elektrons ändert sehr schnell seine Orientierung -- durch die magnetische Kraftwirkung auf die Spitze fängt der Hebel an zu zittern.

An der Technik arbeiten die Wissenschaftler bereits seit einigen Jahren. Jetzt ist ihnen allerdings zum ersten mal der Nachweis einzelner Spins gelungen. (wst)