W pracy, która ukazała się ostatnio w Advanced Materials przedstawiono nową, skuteczną i stosunkowo prostą metodę mikroskopową do lokalnego obrazowania rozkładu namagnesowania w oparciu o spinowe oddziaływania wymienne.

Eksperyment taki jest przeprowadzany w temperaturze pokojowej przy użyciu techniki mikroskopii sił atomowych AFM (Atomic Force Microscopy), wykorzystując standardową dźwignię (cantilever) pokrytą warstwą złota, ale z zaadsorbowaną na jej końcu molekułą chiralną (która nie ma inwersyjnej osi symetrii). Przygotowanie takiej sfunkcjonalizowanej dźwigni nie jest trudne i nie wymaga zaawansowanych technik jak litografia elektronowa czy też użycia pola magnetycznego.

Jak pokazano w pracy metoda ta nazwana CISS AFM (Chiral Induced Spin Selectivity AFM) ma ogromny potencjał w zastosowaniach do wysoko rozdzielczego ( w zasadzie aż do rozdzielczości atomowej) obrazowania rozkładu magnetyzacji w badanych próbkach. Stosunkowo prosta realizacja eksperymentu, możliwość pomiaru w temperaturze pokojowej, brak ograniczeń co do rodzaju badanych próbek i głównie zastosowanie detekcji spinowych oddziaływań wymiennych zamiast detekcji sił magnetycznych (jak to jest w przypadku techniki Magnetic Force Microscopy MFM), otwiera szerokie pole do uzyskiwania obrazowania rożnego rodzaju próbek magnetycznych z bardzo wysoką rozdzielczością. Zastosowane tu podejście i koncepcja pomiaru pozwala także na bezpośredni pomiar spinowych oddziaływań wymiennych pomiędzy molekułami chiralnymi a magnetyczną próbką, na której są one zaadsorbowane. Takie oddziaływania osiągają znaczną energię rzędu 150 meV, co zgadza się z przewidywaniami teoretycznymi. Wyniki uzyskiwane przy zastosowaniu przedstawionej w pracy metody lokalnego skanowania materiałów magnetycznych są również niezmiernie ważne dla pełnej kontroli procesu separacji enancjomerów (mieszaniny prawoskrętnych i lewoskrętnych molekuł chiralnych). Taka metoda separacji, w oparciu o spinowe oddziaływania wymienne pomiędzy molekułą chiralną a magnetyczna próbką na powierzchni której taka molekuła jest zaadsorbowana, została przedstawiona we wcześniejszej pracy autorów opublikowanej w Science 2018, 360, 1331.