Потенциалът на квантовата технология е огромен, но днес е до голяма степен ограничен до изключително студените условия в лабораториите.
Сега изследователи успяват да демонстрират за първи път как лазерната светлина може да предизвика квантово поведение при стайна температура – и да направи немагнитните материали магнитни.
Очаква се постижението да проправи пътя за по-бързи и по-енергийно ефективни компютри, трансфер на информация и съхранение на данни.
В рамките на няколко десетилетия се очаква напредъкът на квантовата технология да направи революция в няколко от най-важните области на обществото и да проправи пътя за напълно нови технологични възможности в комуникацията и енергията.
От особен интерес за изследователите в областта са особените и странни свойства на квантовите частици – които се отклоняват напълно от законите на класическата физика и могат да направят материалите магнитни или свръхпроводящи.
Целта на учените е да контролират и манипулират материалите, за да получат квантово-механични свойства. И това може да стане като се изучава как точно и защо възникват този тип квантови състояния.
Досега изследователите са успели да предизвикат квантово поведение, като магнетизъм и свръхпроводимост, само при изключително ниски температури. Следователно потенциалът на квантовите изследвания все още е ограничен до лабораторни условия.
Сега изследователски екип от Стокхолмския университет и Северния институт по теоретична физика (NORDITA) в Швеция, Университета на Кънектикът и Националната ускорителна лаборатория SLAC в САЩ, Националния институт за наука за материалите в Цукуба, Япония, Elettra-Sincrotrone Триест, университета "Сапиенца", Рим и университета "Ка' Фоскари" във Венеция, Италия, е първият в света, който демонстрира в експеримент как лазерната светлина може да индуцира магнетизъм в немагнитен материал при стайна температура.
 За разлика от линейната поляризирана светлина, кръгово поляризираната създава винтов модел. Кредит: Wikimedia Commons |
В изследването, публикувано в Nature, изследователите подлагат квантовия материал стронциев титанат на къси, но интензивни лазерни лъчи с особена дължина на вълната и поляризация, и по този начин индуцират магнетизъм.
"Иновацията в този метод се крие в концепцията за оставяне на светлината да движи атоми и електрони в този материал в кръгово движение, така че да генерира токове, които го правят толкова магнитен, колкото магнит за хладилник. Успяхме да направим това, като разработихме нов източник на светлина в далечния инфрачервен диапазон с поляризация, която има форма на "тирбушон", обяснява ръководителят на изследването Стефано Бонети (Stefano Bonetti) от Стокхолмския университет и от университета "Ка' Фоскари" във Венеция.
Екипът е първият, който успява да предизвика и да наблюдава как материалът става магнитен при стайна температура в експеримент.
"Освен това нашият подход позволява да се правят магнитни материали от много изолатори, когато магнитите обикновено са направени от метали. В дългосрочен план това отваря врати за напълно нови приложения в обществото", продължава коментара си Бонети.
Методът се основава на теорията за "динамичната мултифероичност", която предвижда, че когато титанови атоми се "раздвижат" с кръгово поляризирана светлина в оксид на основата на титан и стронций, ще се образува магнитно поле. Но едва сега теорията може да бъде потвърдена на практика. Очаква се пробивът да има широко приложение в няколко информационни технологии.
Схема на експерименталната реализация на динамична мултифероичност. a, SrTiO3 единична клетка в отсъствието на терахерцово електрическо поле. Когато кръгово поляризиран терахерцов полеви импулс задвижва кръгово атомно движение, се очаква динамичната мултифероичност да създаде нетен магнитен момент в единичната клетка. b, c, Северният полюс сочи нагоре за импулс с ляво ориентирана поляризация (b), и надолу за импулс, който е с дясна посока (c). Кредит: Basini, M., Pancaldi, M., Wehinger, B. et al. Terahertz electric-field-driven dynamical multiferroicity in SrTiO3. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07175-9
"Това дава възможност за свръхбързи магнитни превключватели, които могат да се използват за по-бърз трансфер на информация и значително по-добро съхранение на данни, както и за компютри, които са значително по-бързи и по-енергийно ефективни", отбелязва Александър Балацки (Alexander Balatsky), професор по физика в NORDITA.
Всъщност резултатите на екипа вече са били възпроизведени в няколко други лаборатории и публикация в същия брой на Nature демонстрира, че този подход може да се използва за писане и следователно съхраняване на магнитна информация. Беше отворена нова глава в проектирането на нови материали, използващи светлина.
Справка: Basini, M., Pancaldi, M., Wehinger, B. et al. Terahertz electric-field-driven dynamical multiferroicity in SrTiO3. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07175-9
Източник: Quantum breakthrough when light makes materials magnetic, Stockholm University
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Прост Човек
Последната теорема на Стивън Хокинг преобръща времето и причинността
Прост Човек
Разрязването на фотон на две създава безкраен рояк от частици
zlatkov
Учени сканират 74 милиона радиосигнала от междузвезден обект за признаци на извънземни технологии
Джендо Джедев
За срещата на Земята с Халеевата комета през 1910 г. някои са пили "противокометни хапчета"