Visi magnetai – nuo suvenyrų ant šaldytuvo ir kompiuterio diskų iki galingų, kurie naudojami
Kodėl magnono judėjimas toks svarbus?
Vieno magnono sukimosi kryptis gali turėti įtakosį tą patį savo kaimyno judesį, tada į kitą dalelę ir pan. Šis procesas sukuria sukimosi bangas. Potencialiai informacija gali būti perduodama naudojant sukimosi bangas efektyviau nei naudojant elektros energiją. Patys magnonai gali tarnauti kaip kvantinės jungtys, kurios kvantinius bitus „sujungia“ į galingus kompiuterius.
Kokia problema?
Magnonai turi didžiulį potencialą, bet jiedažnai sunku aptikti be didelės laboratorinės įrangos. Tokios instaliacijos tinka eksperimentams atlikti, bet ne įrenginiams kurti – pavyzdžiui, magnoniniams prietaisams ir spintronikai.
Tačiau magnonų stebėjimą galima supaprastintisu tinkama medžiaga. Pavyzdžiui, magnetinis puslaidininkis – chromo bromido sulfidas (CrSBr). Jį galima suskirstyti į atomiškai plonus dvimačius sluoksnius, susintetintus laboratorijoje.
Yra sprendimas
Naujame tyrime darbuotojai išKolumbijos, Vašingtono ir Niujorko universitetai, taip pat Oak Ridge nacionalinė laboratorija parodė, kad CrSBr magnonai gali sudaryti poras su kita kvazidalele – eksitonu. Jo ypatumas – jis skleidžia šviesą, o tai reiškia, kad fizikai galės „pamatyti“ besisukančią kvazidalelę.
Ką padarė mokslininkai?
Trikdydami magnonus šviesa, jie stebėjo svyravimusiš eksitonų artimojo infraraudonųjų spindulių diapazone, beveik matomų plika akimi. Kitaip tariant, pirmą kartą mokslininkai stebėjo magnonus naudodami paprastą optinį efektą. Rezultatai gali būti laikomi kvantine transdukcija arba vieno energijos kvanto pavertimu kitu.
Magnonų ir eksitonų sintezė leis fizikai pamatyti dalelių sukimosi kryptį. Tai svarbu kelioms kvantinėms programoms. Kreditas: Chung-Jui Yu
Eksitonų energija yra keturiomis eilėmis didesnėmagnono energija. Dabar, kai jie susijungia, galima lengvai pastebėti nedidelius magnonų pokyčius. Vieną dieną transdukcija leis inžinieriams sukurti kvantinės informacijos tinklus (jie gauna informaciją iš kvantinių bitų pagal sukimąsi). Paprastai tinklai turi būti išdėstyti milimetrų atstumu vienas nuo kito ir paversti jį šviesa – tokia energija, kuri gali perduoti informaciją šimtus kilometrų šviesolaidžiu.
Pasak mokslininkų, eksperimento metu jie pastebėjoDarnos laikas yra tai, kiek laiko gali trukti svyravimai. Taigi, jis truko daug ilgiau nei planuota eksperimento penkių nanosekundžių riba. Šis reiškinys gali siekti daugiau nei septynis mikrometrus ir išlikti net tada, kai CrSBr įrenginiai yra pagaminti tik iš dviejų atomo storio sluoksnių.
Kur tai veda?
Visa tai supaprastina nanoskalės kūrimąspintroniniai prietaisai. Vieną dieną jie taps veiksminga alternatyva šiuolaikinei elektronikai. Skirtingai nuo elektronų elektros srovėje, kurie judėdami susiduria su pasipriešinimu, sukimosi bangoje iš tikrųjų nejuda jokios dalelės.
Kas toliau?
Ateityje mokslininkai tirs kvantąCrSBr informacijos potencialas, taip pat kita kandidatinė medžiaga. Pavyzdžiui, mokslininkai gali rasti magnono ir eksitono jungtį kitų tipų magnetiniuose puslaidininkiuose, kurių savybės šiek tiek skiriasi nuo CrSBr. Dėl to medžiagos galės skleisti įvairesnių spalvų šviesą.
Skaityti daugiau:
Senovės vikingai sirgo pavojinga liga. Ją sukelia parazitas iš Afrikos
Marse esantis augalas gamina deguonį tokiu greičiu, kaip vidutinis medis
Laboratorijoje buvo atkurtas didžiausias žmogaus organas. Jis dvigubai stipresnis nei mūsų.
Viršelio nuotrauka: Argonne nacionalinė laboratorija