Wissenschaftler um Andre Kubetzka von der Universität Hamburg haben den Spin – eine quantenmechanische Eigenschaft von Elementarteilchen – einzelner Atome manipuliert und gleichzeitig sichtbar gemacht. Mit der neuen Technik ließen sich beispielsweise atomgroße magnetische Strukturen erzeugen und ihre magnetischen Eigenschaften untersuchen.

Die Forscher brachten zunächst Kobaltatome auf einer Oberfläche aus Mangan auf. In einem Ultrahochvakuum und bei einer Temperatur von nur zehn Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt manipulierten sie die einzelnen Atome daraufhin mit der Spitze eines Rastertunnelmikroskops, wobei sie den atomaren Spin in jede mögliche Richtung einstellen konnten. Gleichzeitig waren sie in der Lage, die Atome mit demselben Mikroskop abzubilden. Um die Aufnahmen zu interpretieren, berechneten Kubetzka und seine Kollegen die elektronische Struktur der Atome zudem theoretisch.

Je nachdem wie der Spin der Kobaltatome ausgerichtet ist, ändert sich die Höhe und Form der Atome auf den Bildern, berichten die Forscher. Zeigte der Spin etwa nach oben, erschien das Teilchen als eine einzelne Ausstülpung; zeigte er nach unten, waren zwei Spitzen mit der gleichen Höhe zu erkennen. Aus den Bildern lässt sich sogar auf den exakten Winkel zwischen atomarem Spin und Mikroskopspitze schließen.

Mit Hilfe der Rastertunnelmikroskopie war es bereits möglich, atomare Spins aufzulösen oder diese zu manipulieren. Eine Kombination der beiden Methoden war bisher jedoch nicht gelungen.(mp)