Baseli ülikooli ja Zürichi ETH teadlastel on õnnestunud laserkiire abil muuta spetsiaalse ferromagneti polaarsust. Tulevikus saab seda meetodit kasutada valgusega kohandatavate elektrooniliste vooluringide loomiseks.
Ferromagnetis töötavad ühendatud jõud. Selleks, et kompassinõel suunaks põhja poole või külmkapimagnet jääks külmkapi ukse külge, keerlevad nende sees lugematud elektronid, millest igaüks loob vaid pisikese magnetvälja, kõik peavad reastuma samas suunas. See juhtub spinnide interaktsioonide kaudu, mis peavad olema tugevamad kui ferromagneti sees olev korrapäratu soojusliikumine. Kui materjali temperatuur on alla kriitilise väärtuse, muutub see ferromagnetiliseks.
Ja vastupidi, ferromagneti polaarsuse muutmiseks tuleb see tavaliselt kõigepealt soojendada üle kriitilise temperatuuri. Seejärel saavad elektronide spinnid end ümber orienteeruda ja pärast jahtumist näitab ferromagneti magnetväli lõpuks teises suunas.
Baseli ülikooli prof dr Tomasz Smoleński ja Zürichi ETH professor dr Ataç Imamoğlu juhitud teadlaste meeskond on nüüd suutnud sellise ümbersuunamise saavutada, kasutades ainult valgust{5}}ilma kuumutamiseta. Nad avaldasid oma tulemused aastalLoodus.
Interaktsioonid ja topoloogia
"Meie töös on põnev see, et ühendame ühes eksperimendis kolm suurt kaasaegse kondenseeritud aine füüsika teemat: elektronide tugev interaktsioon, topoloogia ja dünaamiline juhtimine, " ütleb Imamoğlu.
Selle saavutamiseks kasutasid teadlased spetsiaalset materjali, mis koosnes kahest õhukesest orgaanilise pooljuhi molübdeenditelluriidi kihist, mis on üksteise suhtes veidi keerdunud.
Sellistes materjalides võivad tekkida nn{0}}topoloogilised olekud. Lihtsamalt öeldes saab topoloogilisi olekuid iseloomustada selle järgi, kuidas need välja näevad: pall (ilma auguta) või sõõrik (üks auk). Oluline on see, et palli ei saa lihtsa deformatsiooniga sõõrikuks muuta, mis tähendab, et topoloogilised seisundid on üheselt ja püsivalt määratletud.
Uutes Smoleński ja Imamoğlu juhendatavates katsetes sai elektrone häälestada isoleerivate topoloogiliste olekute ja juhtivate metalliliste olekute vahel. Tähelepanuväärne on see, et interaktsioonid põhjustavad mõlemas olekus elektronide pöörlemist üksteisega paralleelselt, muutes materjali ferromagnetiks.
"Meie peamine tulemus on see, et saame kasutada laserimpulssi, et muuta spinnide kollektiivset orientatsiooni," ütleb Ph.D Olivier Huber. ETH üliõpilane, kes viis katsed läbi koos oma kolleegi Kilian Kuhlbrodti ja Tomasz Smoleńskiga. Mõned aastad tagasi oli seda juba tehtud üksikute elektronide puhul, kuid nüüd on saavutatud kogu ferromagneti "lülitamine" ehk polaarsuse muutmine.
"See ümberlülitus oli püsiv ja pealegi mõjutab topoloogia lülitusdünaamikat, " ütleb Smoleński.
Avastage uusima teaduse, tehnika ja kosmose vallas100 000 tellijatkes toetuvad igapäevase ülevaate saamiseks saidile Phys.org. Liituge meie tasuta uudiskirjaga ja hankige värskendusi oluliste läbimurrete, uuenduste ja uuringute kohta-iga päev või nädalas.
Telli
Ferromagneti dünaamiline juhtimine
Nii saab laserimpulsi abil tõmmata ka uusi piirjooni, mille sees paikneb topoloogiline ferromagnetiline olek. Seda saab teha korduvalt, nii et topoloogiliste ja ferromagnetiliste omaduste dünaamiline juhtimine on võimalik.
Näitamaks, et tilluke, vaid mõne mikromeetri suurune ferromagnet on tegelikult oma polaarsust muutnud, mõõtsid teadlased teise, palju nõrgema laserkiire peegeldust. See peegeldus näitas elektronide spinnide orientatsiooni.
"Tulevikus saame kasutada oma meetodit suvaliste ja kohandatavate topoloogiliste ahelate optiliseks kirjutamiseks kiibile, " ütleb Smoleński. Seda lähenemist saaks seejärel kasutada pisikeste interferomeetrite loomiseks, millega saab mõõta üliväikesi elektromagnetvälju.
