Όλοι οι μαγνήτες - από αναμνηστικά στο ψυγείο και τους δίσκους του υπολογιστή έως τους ισχυρούς που χρησιμοποιούνται σε
Γιατί είναι τόσο σημαντική η κίνηση magnon;
Η φορά περιστροφής ενός magnon μπορεί να επηρεάσειστην ίδια κίνηση του γείτονά του, μετά σε ένα άλλο σωματίδιο και ούτω καθεξής. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί κύματα περιστροφής. Πιθανώς, οι πληροφορίες μπορούν να μεταφερθούν χρησιμοποιώντας κύματα περιστροφής πιο αποτελεσματικά από τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας. Τα ίδια τα Magnons μπορούν να χρησιμεύσουν ως κβαντικές διασυνδέσεις, οι οποίες «κολλούν» κβαντικά bit μεταξύ τους σε ισχυρούς υπολογιστές.
Ποιο είναι το πρόβλημα?
Τα Magnons έχουν τεράστιες δυνατότητες, αλλά έχουνσυχνά είναι δύσκολο να εντοπιστεί χωρίς ογκώδη εργαστηριακό εξοπλισμό. Τέτοιες εγκαταστάσεις είναι κατάλληλες για τη διεξαγωγή πειραμάτων, αλλά όχι για την ανάπτυξη συσκευών - για παράδειγμα, συσκευές magnon και spintronic.
Ωστόσο, η παρατήρηση των μαγνονίων μπορεί να απλοποιηθεί μεμε κατάλληλο υλικό. Για παράδειγμα, ένας μαγνητικός ημιαγωγός - θειούχο βρωμιούχο χρώμιο (CrSBr). Μπορεί να χωριστεί σε ατομικά λεπτά δισδιάστατα στρώματα που συντίθενται στο εργαστήριο.
Υπάρχει λύση
Σε μια νέα μελέτη, οι εργαζόμενοι απόΤα Πανεπιστήμια της Κολούμπια, της Ουάσιγκτον και της Νέας Υόρκης, καθώς και το Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge, έδειξαν ότι τα μαγνόνια στο CrSBr μπορούν να σχηματίσουν ζεύγη με ένα άλλο οιονείσωματίδιο - ένα εξίτον. Η ιδιαιτερότητά του είναι ότι εκπέμπει φως, που σημαίνει ότι οι φυσικοί θα μπορούν να «δουν» ένα περιστρεφόμενο οιονείσωματίδιο.
Τι έχουν κάνει οι επιστήμονες;
Διαταράσσοντας τα magnons με φως, παρατήρησαν ταλαντώσειςαπό εξιτόνια στο εγγύς υπέρυθρο φάσμα, σχεδόν ορατά με γυμνό μάτι. Με άλλα λόγια, για πρώτη φορά, οι επιστήμονες παρατήρησαν magnons χρησιμοποιώντας ένα απλό οπτικό εφέ. Τα αποτελέσματα μπορούν να θεωρηθούν ως κβαντική μεταγωγή ή μετατροπή ενός ενεργειακού κβαντικού σε ένα άλλο.
Η σύντηξη μανονίων και εξιτονίων θα επιτρέψει στους φυσικούς να δουν την κατεύθυνση στην οποία περιστρέφονται τα σωματίδια. Αυτό είναι σημαντικό για πολλές κβαντικές εφαρμογές. Πίστωση: Chung-Jui Yu
Η ενέργεια των εξιτονίων είναι τέσσερις τάξεις μεγέθους υψηλότερηενέργεια magnon. Τώρα, καθώς συνδέονται, μπορούν εύκολα να παρατηρηθούν μικροσκοπικές αλλαγές στα magnons. Μια μέρα, η μεταγωγή θα επιτρέψει στους μηχανικούς να κατασκευάσουν δίκτυα κβαντικών πληροφοριών (λαμβάνουν πληροφορίες από κβαντικά bits με βάση την περιστροφή). Συνήθως, τα δίκτυα πρέπει να τοποθετούνται σε απόσταση χιλιοστών το ένα από το άλλο και να το μετατρέπουν σε φως, μια μορφή ενέργειας που μπορεί να μεταφέρει πληροφορίες εκατοντάδες χιλιόμετρα μέσω οπτικών ινών.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, κατά τη διάρκεια του πειράματος σημείωσανΟ χρόνος συνοχής είναι πόσο καιρό μπορούν να διαρκέσουν οι ταλαντώσεις. Έτσι, διήρκεσε πολύ περισσότερο από το προγραμματισμένο όριο των πέντε νανοδευτερόλεπτων του πειράματος. Το φαινόμενο μπορεί να εκτείνεται πάνω από επτά μικρόμετρα και να επιμένει ακόμη και όταν οι συσκευές CrSBr αποτελούνται από στρώματα πάχους μόλις δύο ατόμων.
Πού οδηγεί;
Όλα αυτά απλοποιούν την ανάπτυξη της νανοκλίμακαςσυσκευές spintronic. Κάποτε θα γίνουν μια αποτελεσματική εναλλακτική λύση στα σύγχρονα ηλεκτρονικά. Σε αντίθεση με τα ηλεκτρόνια σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα, τα οποία συναντούν αντίσταση καθώς κινούνται, σε ένα κύμα σπιν, κανένα σωματίδιο στην πραγματικότητα δεν κινείται.
Τι άλλο;
Στο μέλλον, οι ερευνητές θα μελετήσουν το κβάντοπληροφορίες για το CrSBr, καθώς και άλλα υποψήφια υλικά. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες μπορούν να βρουν σύζευξη μαγιονίου-εξιτονίου σε άλλα είδη μαγνητικών ημιαγωγών με ελαφρώς διαφορετικές ιδιότητες από το CrSBr. Ως αποτέλεσμα, τα υλικά θα μπορούν να εκπέμπουν φως σε ένα ευρύτερο φάσμα χρωμάτων.
Διαβάστε περισσότερα:
Οι αρχαίοι Βίκινγκς υπέφεραν από μια επικίνδυνη ασθένεια. Προκαλείται από ένα παράσιτο από την Αφρική
Το φυτό στον Άρη παράγει οξυγόνο με ρυθμό ενός μέσου δέντρου
Το μεγαλύτερο ανθρώπινο όργανο αναδημιουργήθηκε στο εργαστήριο. Είναι δύο φορές πιο δυνατό από το δικό μας.
Φωτογραφία εξωφύλλου: Argonne National Laboratory