Ученые из Центра квантовой нанотехнологии в Сеуле выполнили магнитно-резонансную томографию и получили изображение магнитного поля отдельных атомов.

МРТ обычно проводится в больницах как часть диагностики различных болезней, так обнаруживается плотность ядер водорода в исследуемом объекте. Традиционно для получения качественной картинки на МРТ требуются миллиарды атомов.

Новая работа, опубликованная в журнале Nature Physics, показывает, что этот процесс теперь возможен и для отдельного атома. Для этого ученые использовали сканирующий туннельный микроскоп, состоящий из иглы, конец которой имеет толщину в один атом. Этот прибор позволяет получать изображения и исследовать отдельные атомы, перемещая наконечник вдоль всей поверхности.

Два элемента, которые были исследованы в работе, — железо и титан — являются магнитными. Благодаря точной подготовке образца атомы были легко видны в микроскоп. Затем исследователи использовали микроскоп вместе с прибором МРТ, чтобы отобразить трехмерное магнитное поле, созданное атомами с высоким разрешением.

Для этого они прикрепили еще несколько атомов к острому металлическому наконечнику микроскопа. Подобно обычным магнитам, магнитные атомы на наконечнике и исследуемой поверхности отталкивали или притягивали друг друга. Измеряя силу этого притяжения или отталкивания, ученые смогли получить детальное изображение магнитного поля атомов.

В будущем исследователи планируют использовать свой метод МРТ для отображения спинового распределения в более сложных структурах, таких как молекулы и магнитные материалы.

Изображение атома на МРТ. Одинаковым цветом отмечена одинаковая величина магнитного поля /©Philip Willke et al