Para peneliti di Delft University of Technology di Belanda telah mengamati inti magnetik dari atom membalik antar negara secara real time.
Para peneliti di Delft University of Technology di Belanda telah berhasil mengamati inti magnetik dari satu atom tunggal yang beralih antar negara secara real time. Mereka mengukur “putaran” nuklir dengan mendeteksi pengaruhnya pada elektron dari atom yang sama menggunakan jarum mikroskop tunneling pemindaian. Tanpa diduga, putaran tetap stabil selama beberapa detik, membuka kemungkinan baru untuk kontrol magnet nuklir yang tepat. Studi yang diterbitkan di Komunikasi Alammewakili kemajuan menuju penginderaan kuantum pada tingkat atom.
Pemindaian mikroskop tunneling (STM) dilengkapi dengan jarum tajam secara atom yang mampu mendeteksi atom individu pada permukaan dan membuat gambar dengan detail skala atom. Lebih khusus lagi, STM merasakan elektron yang mengelilingi inti atom. Baik elektron dan nukleus bertindak sebagai magnet kecil, masing -masing membawa properti yang dikenal sebagai “putaran,” setara kuantum dari orientasi magnetik.
Sekitar sepuluh tahun yang lalu, para ilmuwan pertama kali berhasil melacak putaran elektron tunggal dengan STM. Membangun ini, tim Delft yang dipimpin oleh Profesor Sander Otte bertanya apakah metode yang sama dapat digunakan untuk mengamati putaran nuklir dari waktu ke waktu, sehingga menyelidiki komponen magnetik kedua dari atom.
Membaca putaran nuklir
STM tidak sensitif terhadap putaran nuklir secara langsung, sehingga tim harus menggunakan elektron untuk membacakan putaran nuklir secara tidak langsung. “Gagasan umum telah ditunjukkan beberapa tahun yang lalu, memanfaatkan apa yang disebut interaksi hyperfine antara elektron dan putaran nuklir,” Otte menjelaskan. Namun, pengukuran awal ini terlalu lambat untuk menangkap gerakan putaran nuklir dari waktu ke waktu. ”
Pengukuran cepat
Penulis pertama Evert Stolte dan Jinwon Lee berangkat untuk melakukan pengukuran cepat pada atom yang diketahui membawa putaran nuklir. Untuk kegembiraan mereka, mereka mengamati pengalihan sinyal antara dua level yang berbeda secara real time, hidup di layar komputer mereka.
“Kami dapat menunjukkan bahwa switching ini sesuai dengan putaran nuklir yang membalik dari satu keadaan kuantum ke negara lain, dan kembali lagi,” kata Stolte. Mereka menentukan bahwa dibutuhkan sekitar lima detik sebelum putaran berubah, lebih lama daripada banyak sistem kuantum lain yang tersedia untuk STM. Misalnya, masa hidup spin elektron dalam atom yang sama hanya sekitar 100 nanodetik.
Pembacaan single-shot
Karena para peneliti dapat mengukur keadaan spin nuklir lebih cepat daripada membalik dan (kebanyakan) tanpa menyebabkan flip oleh pengukuran itu sendiri, mereka mencapai apa yang disebut ‘pembacaan single-shot’. Ini membuka kemungkinan eksperimental yang menarik untuk mengendalikan putaran nuklir.
Selain itu, kemajuan mendasar dalam pembacaan dan kontrol putaran nuklir di permukaan dapat, dalam jangka panjang, membantu dalam aplikasi seperti simulasi kuantum atau penginderaan kuantum pada skala atom. STOLTE: “Langkah pertama dalam perbatasan eksperimental baru adalah mampu mengukurnya, dan itulah yang dapat kami lakukan untuk putaran nuklir pada skala atom.”
Referensi: “Pembacaan single-shot dari putaran nuklir atom di permukaan” oleh Evert W. Stolte, Jinwon Lee, Hester G. Vennema, Rik Broekhoven, Esther Teng, Allard J. Katan, Lukas M. Veldman, Philip Willke dan Sander Otte, 21 Agustus 2025, Komunikasi Alam.
Dua: 10.1038/S41467-025-63232-5
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
BN Babel
