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¿Por qué es tan importante el movimiento del magnón?
La dirección de rotación de un magnón puede afectaral mismo movimiento de su vecina, luego a otra partícula, y así sucesivamente. Este proceso crea ondas de espín. Potencialmente, la información se puede transferir usando ondas de espín de manera más eficiente que usando electricidad. Los mismos magnones pueden servir como interconexiones cuánticas, que "pegan" bits cuánticos en poderosas computadoras.
¿Cuál es el problema?
Los magnones tienen un enorme potencial, peroA menudo es difícil de detectar sin equipos de laboratorio voluminosos. Estas instalaciones son adecuadas para realizar experimentos, pero no para desarrollar dispositivos, por ejemplo, dispositivos magnónicos y espintrónicos.
Sin embargo, la observación de magnones se puede simplificar concon material adecuado. Por ejemplo, un semiconductor magnético - sulfuro de bromuro de cromo (CrSBr). Se puede dividir en capas bidimensionales atómicamente delgadas sintetizadas en el laboratorio.
hay una solucion
En un nuevo estudio, los empleados deLas universidades de Columbia, Washington y Nueva York, así como el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, demostraron que los magnones en CrSBr pueden formar pares con otra cuasipartícula: un excitón. Su peculiaridad es que emite luz, lo que significa que los físicos podrán "ver" una cuasipartícula en rotación.
¿Qué han hecho los científicos?
Al perturbar los magnones con luz, observaron oscilaciones.de excitones en el rango del infrarrojo cercano, casi visibles a simple vista. En otras palabras, por primera vez los científicos observaron magnones mediante un simple efecto óptico. Los resultados pueden considerarse como una transducción cuántica o la transformación de un cuanto de energía en otro.
La fusión de magnones y excitones permitirá a los físicos ver la dirección en la que giran las partículas. Esto es importante para varias aplicaciones cuánticas. Crédito: Chung-Jui Yu
La energía de los excitones es cuatro órdenes de magnitud superiorenergía magnónica. Ahora, a medida que se conectan, se pueden observar fácilmente pequeños cambios en los magnones. Un día, la transducción permitirá a los ingenieros construir redes de información cuántica (obtienen información de bits cuánticos en función de la rotación). Por lo general, las redes deben colocarse a milímetros unas de otras y convertirlas en luz, una forma de energía que puede transportar información a cientos de kilómetros a través de fibra óptica.
Según los científicos, durante el experimento notaronEl tiempo de coherencia es cuánto tiempo pueden durar las oscilaciones. Por lo tanto, duró mucho más que el límite previsto del experimento de cinco nanosegundos. El fenómeno puede extenderse a más de siete micrómetros y persistir incluso cuando los dispositivos de CrSBr están hechos de sólo dos capas de un átomo de espesor.
¿Adónde lleva?
Todo esto simplifica el desarrollo de la nanoescala.dispositivos espintrónicos. Un día se convertirán en una alternativa eficaz a la electrónica moderna. A diferencia de los electrones en una corriente eléctrica, que encuentran resistencia a medida que se mueven, en una onda de espín, en realidad, ninguna partícula se mueve.
Que sigue
En el futuro, los investigadores estudiarán la cuánticainformación potencial de CrSBr, así como otros materiales candidatos. Por ejemplo, los científicos pueden encontrar un acoplamiento magnón-excitón en otros tipos de semiconductores magnéticos con propiedades ligeramente diferentes a las del CrSBr. Como resultado, los materiales podrán emitir luz en una gama más amplia de colores.
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Foto de portada: Laboratorio Nacional de Argonne