Alle magneter - fra souvenirs på køleskabet og computerdiske til kraftige, der bruges i
Hvorfor er magnon-bevægelse så vigtig?
Rotationsretningen af en magnon kan påvirketil den samme bevægelse af sin nabo, derefter til en anden partikel, og så videre. Denne proces skaber spin-bølger. Potentielt kan information overføres ved hjælp af spinbølger mere effektivt end ved brug af elektricitet. Magnoner kan selv tjene som kvanteforbindelser, som "limer" kvantebits sammen til kraftige computere.
Hvad er problemet?
Magnoner har et enormt potentiale, men deofte svære at opdage uden omfangsrigt laboratorieudstyr. Sådanne installationer er velegnede til at udføre eksperimenter, men ikke til at udvikle enheder - for eksempel magnon-enheder og spintronics.
Dog kan observationen af magnoner forenkles medmed passende materiale. For eksempel en magnetisk halvleder - chrombromidsulfid (CrSBr). Det kan opdeles i atomisk tynde todimensionelle lag syntetiseret i laboratoriet.
Der er en løsning
I en ny undersøgelse har medarbejdere fraColumbia, Washington og New York Universiteter samt Oak Ridge National Laboratory viste, at magnoner i CrSBr kan danne par med en anden kvasipartikel - en exciton. Dens ejendommelighed er, at den udsender lys, hvilket betyder, at fysikere vil være i stand til at "se" en roterende kvasipartikel.
Hvad har forskerne gjort?
Ved at forstyrre magnonerne med lys observerede de svingningerfra excitoner i det nær-infrarøde område, næsten synlige for det blotte øje. Med andre ord, for første gang observerede forskere magnoner ved hjælp af en simpel optisk effekt. Resultaterne kan opfattes som kvantetransduktion eller transformation af et energikvante til et andet.
Sammensmeltningen af magnoner og excitoner vil gøre det muligt for fysikere at se, i hvilken retning partiklerne spinder. Dette er vigtigt for flere kvanteapplikationer. Kredit: Chung-Jui Yu
Energien af excitoner er fire størrelsesordener højeremagnon energi. Nu, når de forbinder, kan små ændringer i magnonerne let observeres. En dag vil transduktion give ingeniører mulighed for at bygge kvanteinformationsnetværk (de får information fra kvantebit baseret på rotation). Typisk skal netværkene placeres inden for millimeter fra hinanden og omdanne det til lys, en form for energi, der kan transportere information hundredvis af kilometer over fiberoptik.
Ifølge videnskabsmænd bemærkede de under eksperimentetKohærenstid er, hvor længe svingningerne kan vare. Det varede således meget længere end eksperimentets planlagte grænse på fem nanosekunder. Fænomenet kan strække sig over syv mikrometer og fortsætte, selv når CrSBr-enheder er lavet af kun to atomtykke lag.
Hvor fører det hen?
Alt dette forenkler udviklingen af nanoskalaspintronic enheder. En dag vil de blive et effektivt alternativ til moderne elektronik. I modsætning til elektroner i en elektrisk strøm, som møder modstand, når de bevæger sig, i en spin-bølge, bevæger ingen partikler sig faktisk.
Hvad er næste?
I fremtiden vil forskerne studere kvantemetinformationspotentiale i CrSBr, samt andre kandidatmaterialer. For eksempel kan forskere finde magnon-exciton-kobling i andre slags magnetiske halvledere med lidt andre egenskaber end CrSBr. Som et resultat vil materialer være i stand til at udsende lys i en bredere vifte af farver.
Læs mere:
De gamle vikinger led af en farlig sygdom. Det er forårsaget af en parasit fra Afrika
Planten på Mars producerer ilt med samme hastighed som et gennemsnitligt træ
Det største menneskelige organ blev genskabt i laboratoriet. Den er dobbelt så stærk som vores.
Forsidefoto: Argonne National Laboratory