Hyperfine spectra of surface atoms The interaction of nuclei with nonzero spin with electron spins creates small electronic energy. With a scanning tunneling microscope tip, Willke et al. measured these hyperfine interactions for iron and titanium atoms that were manipulated on a magnesium oxide surface. The tip was also used to measure electron paramagnetic resonance spectra. The hyperfine structure of single atoms was sensitive to the binding site of the atom as well as its position relative to other magnetic atoms. Science, this issue p. 336 Atom manipulation and spin sensing with scanning tunneling microscopy reveal details underlying hyperfine interactions. Taking advantage of nuclear spins for electronic structure analysis, magnetic resonance imaging, and quantum devices hinges on knowledge and control of the surrounding atomic-scale environment. We measured and manipulated the hyperfine interaction of individual iron and titanium atoms placed on a magnesium oxide surface by using spin-polarized scanning tunneling microscopy in combination with single-atom electron spin resonance. Using atom manipulation to move single atoms, we found that the hyperfine interaction strongly depended on the binding configuration of the atom. We could extract atom- and position-dependent information about the electronic ground state, the state mixing with neighboring atoms, and properties of the nuclear spin. Thus, the hyperfine spectrum becomes a powerful probe of the chemical environment of individual atoms and nanostructures.

中文翻译：

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表面上单个原子的超精细相互作用

表面原子的超精细光谱具有非零自旋的原子核与电子自旋的相互作用会产生很小的电子能量。Willke 等人使用扫描隧道显微镜尖端。测量了在氧化镁表面上操纵的铁和钛原子的这些超精细相互作用。该尖端还用于测量电子顺磁共振谱。单原子的超精细结构对原子的结合位点及其相对于其他磁性原子的位置很敏感。科学，这个问题 p。336 原子操纵和自旋传感与扫描隧道显微镜揭示了超精细相互作用背后的细节。利用核自旋进行电子结构分析、磁共振成像、和量子设备取决于对周围原子尺度环境的了解和控制。我们通过使用自旋极化扫描隧道显微镜结合单原子电子自旋共振测量和操纵放置在氧化镁表面上的单个铁和钛原子的超精细相互作用。使用原子操作来移动单个原子，我们发现超精细相互作用强烈依赖于原子的结合构型。我们可以提取关于电子基态、与相邻原子混合的状态以及核自旋特性的原子和位置相关信息。因此，超精细光谱成为对单个原子和纳米结构化学环境的有力探测。我们通过使用自旋极化扫描隧道显微镜结合单原子电子自旋共振测量和操纵放置在氧化镁表面上的单个铁和钛原子的超精细相互作用。使用原子操作来移动单个原子，我们发现超精细相互作用强烈依赖于原子的结合构型。我们可以提取关于电子基态、与相邻原子混合的状态以及核自旋特性的原子和位置相关信息。因此，超精细光谱成为对单个原子和纳米结构化学环境的有力探测。我们通过使用自旋极化扫描隧道显微镜结合单原子电子自旋共振测量和操纵放置在氧化镁表面上的单个铁和钛原子的超精细相互作用。使用原子操作来移动单个原子，我们发现超精细相互作用强烈依赖于原子的结合构型。我们可以提取关于电子基态、与相邻原子混合的状态以及核自旋特性的原子和位置相关信息。因此，超精细光谱成为对单个原子和纳米结构化学环境的有力探测。使用原子操作来移动单个原子，我们发现超精细相互作用强烈依赖于原子的结合构型。我们可以提取关于电子基态、与相邻原子混合的状态以及核自旋特性的原子和位置相关信息。因此，超精细光谱成为对单个原子和纳米结构化学环境的有力探测。使用原子操作来移动单个原子，我们发现超精细相互作用强烈依赖于原子的结合构型。我们可以提取关于电子基态、与相邻原子混合的状态以及核自旋特性的原子和位置相关信息。因此，超精细光谱成为对单个原子和纳米结构化学环境的有力探测。