Исследователи из Технологического института в Карлсруэ (Германия) при поддержке коллег из университетов Гренобля и Страсбурга (Франция) смогли создать квантово-механическую систему с новыми свойствами. Эффект переориентации спина в ней сопровождается вращением, что приводит к вибрации и регистрируемому изменению сопротивления – смотрите видео.

Для создания наноэлектромеханической схемы (NEMS), сочетающей разные физические процессы, между двумя золотыми электродами поместили углеродную нанотрубку длиной около одного микрометра. К средней части нанотрубки присоединили органическую молекулу, содержащую атом металла. Благодаря последнему, конструкция реагирует на внешнее магнитное поле.

Его изменения приводят к переориетанции молекулы и заставляют поворачиваться средний участок нанотрубки. В результате она сжимается и растягивается, что выглядит как бегущая по её поверхности волна.

Из-за вибрации нанотрубки в такой системе достоверно регистрируется изменение сопротивления в зависимости от ориентации органической молекулы во внешнем магнитном поле.

Наблюдаемый эффект обусловлен магнитными релаксационными процессами. Спектр энергии квантов колебательного движения атомов (фононов) непрерывен для кристаллов, но оказывается дискретным в такой сложной конструкции, как нанотрубка с закреплённой на ней органической молекулой. Сильная спин-фононная связь, по сути, превращает нанотрубку в резонатор.

В качестве сферы применения указываются датчики для измерения массы микрочастиц, вплоть до отдельных молекул. Также разработчиками упоминается о регистрации некоторых квантовых эффектов и даже рассматривается возможность построения квантово-механических кубитов.