Minden mágnes – a hűtőszekrényen lévő ajándéktárgyaktól és a számítógéplemezeken át a nagy teljesítményű mágnesekig
Miért olyan fontos a magnon mozgása?
Egy magnon forgásiránya befolyásolhatjaszomszédjának ugyanarra a mozgására, majd egy másik részecskére, és így tovább. Ez a folyamat spinhullámokat hoz létre. Potenciálisan az információ a spinhullámok segítségével hatékonyabban továbbítható, mint az elektromosság használatával. Maguk a magnonok kvantum-összeköttetésként szolgálhatnak, amelyek a kvantumbiteket nagy teljesítményű számítógépekké "összeragasztják".
Mi a probléma?
A magnonokban óriási lehetőségek rejlenek, de ezekgyakran nehéz észlelni terjedelmes laboratóriumi berendezések nélkül. Az ilyen telepítések alkalmasak kísérletek lefolytatására, de nem eszközök fejlesztésére - például magnon eszközök és spintronika.
A magnonok megfigyelése azonban leegyszerűsíthetőmegfelelő anyaggal. Például egy mágneses félvezető - króm-bromid-szulfid (CrSBr). Laboratóriumban szintetizált, atomosan vékony, kétdimenziós rétegekre osztható.
Van megoldás
Egy új tanulmányban az alkalmazottak aA Columbia, Washington és New York Egyetemek, valamint az Oak Ridge National Laboratory kimutatta, hogy a CrSBr-ben lévő magnonok párokat alkothatnak egy másik kvázirészecskével - egy excitonnal. Különlegessége, hogy fényt bocsát ki, ami azt jelenti, hogy a fizikusok képesek lesznek "látni" egy forgó kvázirészecskét.
Mit tettek a tudósok?
A magnonokat fénnyel megzavarva oszcillációkat figyeltek mega közeli infravörös tartományban lévő, szabad szemmel szinte látható excitonoktól. Más szóval, a tudósok először figyeltek meg magnonokat egyszerű optikai effektus segítségével. Az eredmények felfoghatók kvantumtranszdukciónak, vagy az egyik energiakvantum átalakulásának egy másikká.
A magnonok és az excitonok fúziója lehetővé teszi a fizikusok számára, hogy lássák, milyen irányban forognak a részecskék. Ez számos kvantum alkalmazásnál fontos. Hitel: Chung-Jui Yu
Az excitonok energiája négy nagyságrenddel nagyobbmagnon energia. Most, ahogy összekapcsolódnak, könnyen megfigyelhetők a magnonok apró változásai. Egy napon a transzdukció lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy kvantuminformációs hálózatokat építsenek ki (kvantumbitekből kapják az információkat rotáció alapján). Jellemzően a hálózatokat egymástól milliméteres távolságon belül kell elhelyezni, és azt fénnyé kell átalakítani, amely energiává képes több száz kilométerre információt szállítani a száloptikán keresztül.
A tudósok szerint a kísérlet során megjegyeztékA koherenciaidő az, hogy mennyi ideig tarthatnak az oszcillációk. Tehát sokkal tovább tartott, mint a kísérlet tervezett öt nanoszekundumos határa. A jelenség elérheti a hét mikrométert, és akkor is fennáll, ha a CrSBr eszközök mindössze két atomvastagságú rétegből készülnek.
Hová vezet?
Mindez leegyszerűsíti a nanoméret fejlesztésétspintronikus eszközök. Egy napon a modern elektronika hatékony alternatívájává válnak. Ellentétben az elektromos áramban lévő elektronokkal, amelyek mozgásuk során ellenállásba ütköznek, a spinhullámban valójában egyetlen részecske sem mozog.
Mi a következő?
A jövőben a kutatók a kvantumot fogják tanulmányoznia CrSBr információs potenciálja, valamint más jelölt anyagok. Például a tudósok más típusú mágneses félvezetőkben is találhatnak magnon-exciton csatolást, amelyek tulajdonságai kissé eltérnek a CrSBr-től. Ennek eredményeként az anyagok szélesebb színválasztékban képesek lesznek fényt kibocsátani.
Olvass tovább:
Az ókori vikingek veszélyes betegségben szenvedtek. Egy Afrikából származó parazita okozza
A Marson lévő növény egy átlagos fa sebességével termel oxigént
A legnagyobb emberi szervet a laboratóriumban hozták létre. Kétszer olyan erős, mint a miénk.
Borítókép: Argonne National Laboratory