Một nhóm các nhà vật lý vừa thực hiện thành công cuộc thí nghiệm đặc biệt: Họ đã giải thích được cách thức mà hiện tượng từ tính được hình thành nhờ một lực giữa hai đối tượng có từ tính bên trong một phân tử.
Hình ảnh: phân tử 2nm (nanomet) được giữ ổn định giữa hai điện cực kim loại trong vài ngày.
Khám phá này là nghiên cứu cơ sở rất quan trọng và là công cụ mới giúp các nhà khoa học hiểu biết sâu hơn về hiện tượng từ tính-một hiện tượng cơ bản trong vật lý. Các nhà nghiên cứu đã thông báo những kết quả này ra công chúng trong số mới nhất của tạp chí Nature Nanotechnology.
Đơn vị nhỏ nhất của một nam châm là momen từ của một nguyên tử hay ion. Nếu ghép cặp hai momen từ thì dẫn đến hai khả năng. Một là, các momen từ đó tổng hợp thành một momen mạnh hơn. Hai là, chúng bù trừ cho nhau làm từ tính biến mất. Từ góc độ vật lý lượng tử, điều này được coi như mức ba hay mức đơn.
Hiện nay, một nhóm các nhà nghiên cứu cùng Giáo sư Mario Ruben thuộc Viện Công nghệ Karlsruhe và Giáo sư Heiko B. Weber từ Friedrich-Alexander-Universitat Erlangen-Nurnberg muốn tìm hiểu liệu từ tính của một cặp momen từ trong một phân tử có thể được đo bằng phương pháp điện hay không.
Với mục tiêu đó, nhóm nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Mario Ruben đã dùng một phân tử gồm hai ion Coban (27Co) để tiến hành thử nghiệm. Tại Erlangen, Heiko B. Weber và nhóm nghiên cứu của mình tập trung xem xét phân tử trong điều kiện được gọi là lớp chuyển tiếp đơn-phân tử.
Điều đó có nghĩa là hai điện cực kim loại cần được đặt rất gần nhau. Cụ thể, họ để một phân tử dài khoảng 2nm được giữ ổn định giữa những điện cực trong vài ngày và thực hiện đo dòng điện chạy qua lớp chuyển tiếp trong thời gian đó.
Bước thực nghiệm trên được thử lại ở nhiều mức nhiệt độ giảm dần.
Các nhà khoa học nhận ra từ tính có thể được đo lường bằng cách này. Mức từ tính trong phân tử xuất hiện dưới dạng tính bất thường Kondo. Đây là hiệu ứng gây ra sự giảm điện trở khi nhiệt độ thấp. Điều đó chỉ xảy ra khi có sự tham gia của từ tính và do đó được coi như bằng chứng cho giả định trên.
Cùng thời điểm này, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc điều chỉnh hiệu ứng Kondo qua điện áp. Một phân tích lý thuyết chính xác từ nhóm hỗ trợ Giáo sư Karin Fink ở viện Công nghệ Karlsruhe chỉ ra nhiều trạng thái lượng tử phức tạp của cặp ion Coban một cách chi tiết. Như vậy, các nhà nghiên cứu đã tái tạo thành công vật lý cơ bản trong một phân tử đơn lẻ.
Phương Dung (VACA)
Theo Space Daily
