Alle magneter - fra suvenirer på kjøleskapet og datadisker til kraftige som brukes i
Hvorfor er magnonbevegelse så viktig?
Rotasjonsretningen til en magnon kan påvirketil den samme bevegelsen til naboen, deretter til en annen partikkel, og så videre. Denne prosessen skaper spinnbølger. Potensielt kan informasjon overføres ved hjelp av spinnbølger mer effektivt enn ved bruk av elektrisitet. Magnoner i seg selv kan tjene som kvanteforbindelser, som "limer" kvantebiter sammen til kraftige datamaskiner.
Hva er problemet?
Magnoner har et enormt potensial, men deofte vanskelig å oppdage uten klumpete laboratorieutstyr. Slike installasjoner er egnet for å utføre eksperimenter, men ikke for å utvikle enheter – for eksempel magnon-enheter og spintronikk.
Imidlertid kan observasjonen av magnoner forenkles medmed egnet materiale. For eksempel en magnetisk halvleder - krombromidsulfid (CrSBr). Den kan deles inn i atomtynne todimensjonale lag syntetisert i laboratoriet.
Det finnes en løsning
I en ny studie har ansatte fraColumbia, Washington og New York Universiteter, samt Oak Ridge National Laboratory, viste at magnoner i CrSBr kan danne par med en annen kvasipartikkel - en eksiton. Dens særegenhet er at den sender ut lys, noe som betyr at fysikere vil kunne "se" en roterende kvasipartikkel.
Hva har forskerne gjort?
Ved å forstyrre magnonene med lys, observerte de svingningerfra eksitoner i det nær-infrarøde området, nesten synlig for det blotte øye. Med andre ord, for første gang observerte forskere magnoner ved å bruke en enkel optisk effekt. Resultatene kan betraktes som kvantetransduksjon, eller transformasjon av ett energikvante til et annet.
Fusjonen av magnoner og eksitoner vil tillate fysikere å se i hvilken retning partiklene spinner. Dette er viktig for flere kvanteapplikasjoner. Kreditt: Chung-Jui Yu
Energien til eksitoner er fire størrelsesordener høyeremagnon energi. Nå, når de kobles sammen, kan små endringer i magnonene lett observeres. En dag vil transduksjon tillate ingeniører å bygge kvanteinformasjonsnettverk (de får informasjon fra kvantebiter basert på rotasjon). Vanligvis må nettverkene plasseres innenfor millimeter fra hverandre og konvertere det til lys, en form for energi som kan bære informasjon hundrevis av kilometer over fiberoptikk.
Ifølge forskere, under eksperimentet de bemerketKoherenstid er hvor lenge svingningene kan vare. Så det varte mye lenger enn den planlagte grensen på fem nanosekunder for eksperimentet. Fenomenet kan strekke seg over syv mikrometer og vedvare selv når CrSBr-enheter er laget av bare to atomtykke lag.
Hvor fører det hen?
Alt dette forenkler utviklingen av nanoskalaspintroniske enheter. En dag vil de bli et effektivt alternativ til moderne elektronikk. I motsetning til elektroner i en elektrisk strøm, som møter motstand når de beveger seg, i en spinnbølge, beveger faktisk ingen partikler seg.
Hva er neste?
I fremtiden vil forskerne studere kvantumetinformasjonspotensialet til CrSBr, så vel som annet kandidatmateriale. For eksempel kan forskere finne magnon-exciton-kobling i andre typer magnetiske halvledere med litt andre egenskaper enn CrSBr. Som et resultat vil materialer kunne avgi lys i et bredere spekter av farger.
Les mer:
De gamle vikingene led av en farlig sykdom. Det er forårsaket av en parasitt fra Afrika
Plant på Mars produserer oksygen med samme hastighet som et gjennomsnittlig tre
Det største menneskelige organet ble gjenskapt i laboratoriet. Den er dobbelt så sterk som vår.
Forsidefoto: Argonne National Laboratory