Zacznijmy od tego, że za całym przedsięwzięciem stoją przedstawiciele Uniwersytetu w Ohio, Uniwersytetu Ilinois w Chicago oraz Argonne National Laboratory. O szczegółach prowadzonych przez nich badań możemy przeczytać na łamach Nature Communications, choć należy przygotować się na to, iż opis przeprowadzonych eksperymentów jest nieco skomplikowany.
Czytaj też: Eniony zrewolucjonizują obliczenia kwantowe? Jeszcze dwa lata temu nie mieliśmy pewności, czy istnieją
Metale ziem rzadkich są kluczowe dla zaawansowanych technologicznie zastosowań, w tym telefonów komórkowych, telewizorów HD i innych. Jest to pierwszy przypadek tworzenia kompleksów metali ziem rzadkich z dodatnimi i ujemnymi ładunkami na powierzchni metalu, a także pierwsza demonstracja kontroli na poziomie atomowym nad ich rotacją. wyjaśnia Saw-Wai Hla, główny autor badań
Eksperyment nie byłby możliwy, gdyby nie użycie dwóch skaningowych mikroskopów elektronowych działających w bardzo niskich temperaturach. Wystarczy wspomnieć, iż analizy przebiegały w temperaturze wynoszącej około -268 stopni Celsjusza. Naukowcy utrzymywali też ultrawysoką próżnię, gdy badali zachowanie cząsteczek o średnicy zaledwie dwóch nanometrów.
Całe przedsięwzięcie odbyło się w dwóch różnych miejscach: w placówkach należących do Argonne National Laboratory oraz Uniwersytetu w Ohio. Celem było upewnienie się, że uzyskane wyniki będą takie same, co przełożyłoby się na pożądaną powtarzalność. Główną rolę odegrały dodatnio naładowane cząsteczki europu i ujemnie naładowane przeciwjony na powierzchni złota. W obecności pola elektrycznego emitowanego przez skaningowy mikroskop elektronowy dochodziło do rotacji cząsteczek. Co istotne, naukowcy mieli pełną kontrolę nad kierunkiem tych obrotów.
Za sprawą obrazowania wykonanego z użyciem wysoce precyzyjnych instrumentów można było dostrzec uzyskaną strukturę przypominającą zniekształcony trójkąt z trzema ramionami. Skaningowy mikroskop elektronowy umożliwił także dalszą demonstrację rotacji kontrolnej, którą cechuje obrót zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara na zawołanie.
Czytaj też: Stany związane przetrwają nawet w chaosie. Odkrycia dokonano dzięki procesorowi kwantowemu
Powinno to zapewnić kilka potencjalnych i praktycznych zastosowań. Mowa przede wszystkim o rozwoju urządzeń nanomechanicznych, których elementy budulcowe służą do precyzyjnego sterowania ruchem. Jak podsumowuje Hla, jego zespół wykazał, że możliwa jest rotacja naładowanych kompleksów metali rzadkich na powierzchni metalu, co powinno ułatwić prowadzenie analiz pod kątem ich właściwości elektronicznych, strukturalnych i mechanicznych.
