צוות מחקר ממספר אוניברסיטאות בארצות הברית פיתח שיטה להכנסת אטומים בודדים של מנגן למוליכים למחצה, המאפשרת מדידות מדויקות וסידור רצוי של אטומים על פני הגביש
צוות מחקר ממספר אוניברסיטאות בארצות הברית פיתח שיטה חדשה להכנסה והוצאה של אטומים בודדים של מנגן (Mn) אל-תוך גביש של חומר מוליך למחצה. באמצאות קצהו החד ביותר, וברוחב של מספר אטומים בודדים במכשיר STM - מיקרוסקופ סריקה-מנהור - החוקרים הצליחו לסדר את אטומי המנגן כרצונם על פני הגביש. בנוסף הם השתמשו בקצה של המיקרוסקופ גם כדי לבצע מדידות מוליכות, מהן ניתן להסיק על הכוחות הפועלים בין אטומי המנגן. אטומים אלו מתנהגים כל אחד כמגנט קטן, והכוחות ביניהם תלויים בסידור שלהם על פני הגביש.
מוליכים למחצה הם החומרים השימושיים ביותר כיום בתעשיית האלקטרוניקה. בין החומרים הפופולאריים נמנים סיליקון (Si) וגליום-ארסניד ((GaAs, הנוחים ביותר להנדסה של מיקרומעבדים למיניהם והתקנים אלקטרו-אופטיים. התכונה החשובה שלהם הינה היכולת לשלוט בקלות על המוליכות החשמלית באזורים מסויימים של החומר על-ידי הוספה של ריכוז קטן של מזהמים, שהינם אטומים זרים שאינם מהווים חלק מהגביש המקורי.
בשנים האחרונות מתברר כי הוספת אטומים מזהמים בעלי תכונות מגנטיות, כגון מנגן (Mn), לתוך החומר המוליך למחצה, אפילו בריכוזים נמוכים של כאחוז וחצי, עשויים להפוך את החומר לפרומגנט (Ferromagnet) - חומר אשר בטמפרטורה נמוכה מספיק מתמגנט באופן ספונטני. אפשרות זו קוסמת למדענים בשל השימושים הרבים שניתן יהיה למצוא לחומרים כאלו. למשל, על אותו מעגל חשמלי של מיקרו-מעבד ניתן יהיה ליצור אזורים "מגנטיים" אשר יהוו רכיבי זיכרון, בדומה לכונני הדיסק הקשיח המוכרים לנו, אשר בנויים כיום על בסיס חומרים מגנטיים אחרים.
הקושי העיקרי לשימוש כיום בחומרים אלו הינו טמפרטורת המגנוט הנמוכה שלהם, המתרחשת בטמפרוטה של כ- מינוס 120 מעלות צלזיוס. העלאת ריכוז המזהמים מעלה את טמפרטורת המגנוט, אולם גורמת במקביל לפגיעה במבנה הגבישי של המוליך למחצה. המחקר החדש , בנוסף לשיטה שפותחה בו, מאפשר למדענים להסיק מהם סידורי האטומים שבהם יהיו הכוחות ביניהם חזקים יותר, וכתוצאה מכך הגביש כולו יתמגנט בטמפרטורה גבוהה יותר.
סרטון המסביר על מיקרוסקופ STM (אנגלית):
