Laservalon pulssit voivat saada minkä tahansa materiaalin – mukaan lukien eristeet – kehittämään suhteellisen suuren magneettisen momentin. Tämä vaikutus, jonka kansainvälinen tutkijaryhmä on osoittanut ensimmäistä kertaa, osoittaa, että laservalo voi indusoida kvanttikäyttäytymistä jopa huoneenlämpötilassa, ei vain tavallisesti vaadituissa erittäin kylmissä olosuhteissa. Vaikka tekniikka kiinnostaa ensisijaisesti perustieteitä, sillä voi olla myös sovelluksia nopeampaan ja tehokkaampaan magneettisen tiedon tallentamiseen.

Kokeissaan Stefano Bonetti of Tukholman yliopisto ja Venetsian Ca 'Foscari -yliopisto ja kollegat aloittivat suhteellisen yksinkertaisella idealla. Käyttämällä laservaloa, joka on sekä ympyräpolarisoitua – toisin sanoen sen polarisaatio jäljittelee korkkiruuvimaisen muodon eteneessään – että resonoi atomivärähtelyjen taajuuden kanssa materiaalin sisällä, he ajattelivat voivansa ohjata näitä värähtelyjä ympyrämäisessä kuviossa ja aiheuttaa siten magneettisen momentin.

Tutkijoita rohkaisi ajatteluun teoreettinen tutkimus, joka ennusti, että ympyräkuvioissa liikkuvat atomit voivat todellakin aiheuttaa magnetisoitumista melkein missä tahansa materiaalissa. "Ottaen huomioon asiantuntemukseni magnetismista ja viimeaikaisista fononidynamiikasta (hilavärähtelyistä) tehdyistä tutkimuksistani, uskoin, että laboratorioni olisi ihanteellinen ympäristö tämän konseptin kokeilemiseen", Bonetti sanoo.

Polarisoitu valonlähde aiheuttaa suuria magneettisia momentteja

Ennen kuin he voivat aloittaa, tutkijoiden oli ensin kehitettävä uusi polarisoitu valonlähde, jonka taajuus oli vaaditulla terahertsillä (kaukoinfrapuna). Kun lähde oli valmis, he käyttivät sitä ampumaan lyhyitä, intensiivisiä pulsseja strontiumtitanaattinäytteeseen (SrTiO).₃). Huoneenlämmössä tämä materiaali on paraelektrinen diamagneetti, jolla on kuutiomainen perovskiittihilarakenne. Tutkijat valitsivat sen, koska jotkut sen atomeista värähtelevät terahertsin taajuuksilla – erityisesti 3 THz:n taajuudella 0.5 THz:n kaistanleveydellä.

Ryhmä havaitsi, että nämä valopulssit aiheuttivat ilmiön, joka tunnetaan nimellä dynaaminen moniferroisuus. Moniferroisuus ilmenee, kun materiaalin useilla ominaisuuksilla on kullakin omat edulliset tilat. Esimerkiksi moniferroisessa materiaalissa voi olla magneettisia momentteja, jotka osoittavat yhteen suuntaan, ja sähkövarausta, joka myös siirtyy tiettyyn suuntaan. Tärkeää on, että nämä kaksi ilmiötä ovat toisistaan ​​riippumattomia.

Vaikka tätä ilmiötä ennustettiin teorian perusteella, sitä ei ole koskaan osoitettu kokeellisesti. Bonetti kertoo, että koe tuotti myös yllätyksen: materiaaliin indusoituneet magneettiset momentit olivat 10 000 kertaa teorian ennustamaa suurempia.

Magneettiset tiedontallennussovellukset

Tutkijat sanovat, että heidän löytöitään voisi käyttää magneettisissa tiedontallennustekniikoissa, joissa on suurta kiinnostusta uusiin menetelmiin magneettisen tiedon koodaamiseksi. Tämä johtuu siitä, että magneettisia domeeneja voitaisiin vaihtaa nopealla, pienemmän tehon sähkökentällä eikä sähkövirralla (energiaintensiivinen ja suhteellisen hidas prosessi), kuten tavanomaiset alueet ovat.

Sähkökentät ohjaavat spintroniikkalaitteita

Tiimi, johon kuuluu myös tutkijoita Pohjoismainen teoreettisen fysiikan instituutti (NORDITA) Ruotsissa; the Connecticutin yliopiston ja SLAC: n kansallinen kiihdytinlaboratorio Yhdysvalloissa; the Elettra-Sincrotrone Trieste ja Rooman Sapienza-yliopisto, molemmat Italiassa; ja Kansallinen materiaalitieteen instituutti Tsukubassa, Japani, pyrkii nyt ymmärtämään paremmin dynaamisen multiferroiteetin fysiikkaa. "Tämä on välttämätöntä vaikutuksen hallitsemiseksi paremmin", Bonetti kertoo Fysiikan maailma. "Tavoitteenamme on myös tehdä vaikutuksesta kestävämpi, sillä tällä hetkellä se tapahtuu vain laservalon ollessa aktiivinen."

Kokeet on kuvattu kohdassa luonto.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/laser-light-makes-a-material-magnetic/