Οι χημικές αντιδράσεις στις επιφάνειες επηρεάζονται από τις κινήσεις των ατόμων. Ωστόσο, νέα μελέτη αποδεικνύει ότι το σπιν των ηλεκτρονίων παίζει καθοριστικό ρόλο στον τρόπο με τον οποίο εκτυλίσσονται οι αντιδράσεις.
Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο έδειξαν ότι ο έλεγχος του προσανατολισμού του σπιν των ατόμων υδρογόνου αλλάζει δραματικά την πιθανότητα προσρόφησης σε μια μαγνητική επιφάνεια νικελίου. Τα ευρήματα καθιερώνουν το σπιν ως έναν σημαντικό βαθμό ελευθερίας.
Πειράματα με μαγνητικό πεδίο
Η ερευνητική ομάδα εκτόξευσε μια δέσμη ατόμων υδρογόνου με πολωμένο σπιν σε σιδηρομαγνητική επιφάνεια νικελίου. Εφαρμόζοντας εξωτερικό μαγνητικό πεδίο παράλληλα ή κάθετα, μπόρεσαν να ελέγξουν τον προσανατολισμό. Η ποσότητα του υδρογόνου που απορροφήθηκε όταν το σπιν ήταν παράλληλο ήταν πάνω από επτά φορές μεγαλύτερη σε σύγκριση με την κάθετη διάταξη. Η διαφορά αυτή εξαφανίστηκε σε μη μαγνητικό χαλκό, αποδεικνύοντας ότι το φαινόμενο συνδέεται με τη μαγνητική επιφάνεια.
Νέοι ορίζοντες
Η έρευνα έδειξε επίσης ότι το σπιν επηρεάζει αντιδράσεις πέρα από την προσρόφηση, όπως τη δημιουργία μορίων υδρογόνου – δευτερίου. Η διαδικασία προχώρησε πιο αποδοτικά όταν το σπιν ήταν παράλληλο. Η χειραγώγηση του σπιν μέσω μαγνητικών πεδίων προσφέρει έναν νέο μοχλό ελέγχου στη χημεία επιφανειών, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο εκλεκτική κατάλυση και νέες μεθόδους ρύθμισης της χημικής δραστικότητας.