כל המגנטים - ממזכרות על המקרר והדיסקים של המחשב ועד לחזקים המשמשים
מדוע תנועת מגנון כל כך חשובה?
כיוון הסיבוב של מגון אחד יכול להשפיעלאותה תנועה של שכנו, אחר כך לחלקיק אחר, וכן הלאה. תהליך זה יוצר גלי ספין. פוטנציאלי, ניתן להעביר מידע באמצעות גלי ספין בצורה יעילה יותר מאשר שימוש בחשמל. מגנונים עצמם יכולים לשמש כחיבורים קוונטיים, אשר "מדביקים" סיביות קוונטיות יחד למחשבים רבי עוצמה.
מה הבעיה?
למגנונים יש פוטנציאל עצום, אבל הםלעתים קרובות קשה לגלות ללא ציוד מעבדה מגושם. מתקנים כאלה מתאימים לעריכת ניסויים, אך לא לפיתוח מכשירים - למשל מכשירי מגנון וספינטרוניקה.
עם זאת, ניתן לפשט את התצפית במגנוניםעם חומר מתאים. לדוגמה, מוליך למחצה מגנטי - כרום ברומיד גופרתי (CrSBr). ניתן לחלק אותו לשכבות דו-ממדיות דקות אטומיות המסונתזות במעבדה.
יש פתרון
במחקר חדש, עובדים מאוניברסיטאות קולומביה, וושינגטון וניו יורק, כמו גם המעבדה הלאומית אוק רידג', הראו שמגנונים ב-CrSBr יכולים ליצור זוגות עם קוואזי-חלקיק אחר - אקציטון. הייחודיות שלו היא שהוא פולט אור, מה שאומר שפיזיקאים יוכלו "לראות" קוואזי-חלקיק מסתובב.
מה עשו המדענים?
על ידי הפרעה למגנונים באור, הם צפו בתנודותמאקסיטונים בטווח הקרוב לאינפרא אדום, כמעט גלוי לעין בלתי מזוינת. במילים אחרות, בפעם הראשונה, מדענים צפו במגנונים באמצעות אפקט אופטי פשוט. ניתן לחשוב על התוצאות כהתמרה קוונטית, או הפיכה של קוונט אנרגיה אחד לאחר.
היתוך של מגונים ואקסיטונים יאפשר לפיסיקאים לראות את הכיוון שבו חלקיקים מסתובבים. זה חשוב עבור מספר יישומים קוונטיים. קרדיט: Chung-Jui Yu
האנרגיה של אקסיטונים גבוהה בארבעה סדרי גודלאנרגיית מגנון. כעת, כשהם מתחברים, ניתן לראות בקלות שינויים זעירים במגנונים. יום אחד, התמרה תאפשר למהנדסים לבנות רשתות מידע קוונטי (הם מקבלים מידע מביטים קוונטיים על סמך סיבוב). בדרך כלל, יש למקם את הרשתות בטווח של מילימטרים אחת מהשנייה ולהמיר אותו לאור, צורה של אנרגיה שיכולה לשאת מידע מאות קילומטרים על פני סיבים אופטיים.
לדברי מדענים, במהלך הניסוי הם ציינוזמן קוהרנטיות הוא כמה זמן התנודות יכולות להימשך. לפיכך, זה נמשך הרבה יותר מהמגבלה המתוכננת של חמש ננו שניות של הניסוי. התופעה יכולה להשתרע על פני שבעה מיקרומטר ולהימשך גם כאשר מכשירי CrSBr עשויים משתי שכבות בעובי אטום בלבד.
לאן זה מוביל?
כל זה מפשט את הפיתוח של ננומטרימכשירי ספינטרוניק. יום אחד הם יהפכו לאלטרנטיבה יעילה לאלקטרוניקה המודרנית. בניגוד לאלקטרונים בזרם חשמלי, שנתקלים בהתנגדות תוך כדי תנועה, בגל ספין, אף חלקיק לא זז בפועל.
מה הלאה?
בעתיד, חוקרים יחקרו את הקוונטיםפוטנציאל המידע של CrSBr, כמו גם חומרים מועמדים אחרים. לדוגמה, מדענים יכולים למצוא צימוד מגנון-אקסיטון בסוגים אחרים של מוליכים למחצה מגנטיים בעלי תכונות שונות במקצת מאשר CrSBr. כתוצאה מכך, חומרים יוכלו לפלוט אור במגוון רחב יותר של צבעים.
קרא עוד:
הוויקינגים הקדמונים סבלו ממחלה מסוכנת. זה נגרם על ידי טפיל מאפריקה
צמח על מאדים מייצר חמצן בקצב של עץ ממוצע
האיבר האנושי הגדול ביותר נוצר מחדש במעבדה. זה חזק פי שניים משלנו.
תמונת שער: המעבדה הלאומית של Argonne