Tutti i magneti: dai souvenir sul frigorifero e sui dischi del computer a quelli potenti che vengono utilizzati
Perché il movimento Magnon è così importante?
Il senso di rotazione di un Magnon può influireallo stesso moto del suo vicino, poi ad un'altra particella e così via. Questo processo crea onde di rotazione. Potenzialmente, le informazioni possono essere trasferite utilizzando le onde di rotazione in modo più efficiente rispetto all'utilizzo dell'elettricità. Gli stessi Magnon possono fungere da interconnessioni quantistiche, che "incollano" bit quantistici insieme in potenti computer.
Qual è il problema?
I Magnon hanno un potenziale enorme, ma lorospesso difficile da rilevare senza ingombranti apparecchiature di laboratorio. Tali installazioni sono adatte per condurre esperimenti, ma non per sviluppare dispositivi, ad esempio dispositivi Magnon e spintronici.
Tuttavia, l'osservazione dei magnon può essere semplificata concon materiale idoneo. Ad esempio, un semiconduttore magnetico - solfuro di bromuro di cromo (CrSBr). Può essere suddiviso in strati bidimensionali atomicamente sottili sintetizzati in laboratorio.
C'è una soluzione
In un nuovo studio, i dipendenti diLe università di Columbia, Washington e New York, così come l'Oak Ridge National Laboratory, hanno dimostrato che i magnoni in CrSBr possono formare coppie con un'altra quasiparticella: un eccitone. La sua particolarità è che emette luce, il che significa che i fisici saranno in grado di "vedere" una quasiparticella rotante.
Che cosa hanno fatto gli scienziati?
Disturbando i magnoni con la luce, osservarono le oscillazionida eccitoni nella gamma del vicino infrarosso, quasi visibile ad occhio nudo. In altre parole, per la prima volta gli scienziati hanno osservato i magnoni utilizzando un semplice effetto ottico. I risultati possono essere pensati come una trasduzione quantistica, o la trasformazione di un quanto di energia in un altro.
La fusione di magnoni ed eccitoni consentirà ai fisici di vedere la direzione in cui ruotano le particelle. Questo è importante per diverse applicazioni quantistiche. Credito: Chung-Jui Yu
L'energia degli eccitoni è di quattro ordini di grandezza superioreenergia magnon. Ora, mentre si collegano, si possono facilmente osservare piccoli cambiamenti nei magnon. Un giorno, la trasduzione consentirà agli ingegneri di costruire reti di informazioni quantistiche (ottengono informazioni da bit quantistici in base alla rotazione). Tipicamente, le reti devono essere posizionate entro millimetri l'una dall'altra e convertirle in luce, una forma di energia che può trasportare informazioni per centinaia di chilometri su fibra ottica.
Secondo gli scienziati, durante l'esperimento hanno notatoIl tempo di coerenza è quanto a lungo possono durare le oscillazioni. Pertanto, è durato molto più a lungo del limite di cinque nanosecondi previsto per l’esperimento. Il fenomeno può estendersi oltre i sette micrometri e persistere anche quando i dispositivi CrSBr sono costituiti da soli due strati di spessore atomico.
Dove conduce?
Tutto ciò semplifica lo sviluppo della nanoscaladispositivi spintronici. Un giorno diventeranno un'efficace alternativa all'elettronica moderna. A differenza degli elettroni in una corrente elettrica, che incontrano resistenza mentre si muovono, in un'onda di rotazione, nessuna particella si muove effettivamente.
Qual è il prossimo?
In futuro, i ricercatori studieranno il quantopotenziale informativo di CrSBr, così come altri materiali candidati. Ad esempio, gli scienziati possono trovare l'accoppiamento magnon-eccitone in altri tipi di semiconduttori magnetici con proprietà leggermente diverse da CrSBr. Di conseguenza, i materiali saranno in grado di emettere luce in una gamma più ampia di colori.
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Foto di copertina: Laboratorio Nazionale Argonne