Bāzeles universitātes un Cīrihes ETH pētniekiem ir izdevies mainīt īpaša feromagnēta polaritāti, izmantojot lāzera staru. Nākotnē šo metodi varētu izmantot, lai izveidotu pielāgojamas elektroniskās shēmas ar gaismu.
Feromagnētā darbojas apvienoti spēki. Lai kompasa adata būtu vērsta uz ziemeļiem vai ledusskapja magnēts pieliptu pie ledusskapja durvīm, tajās griežas neskaitāmi elektroni, no kuriem katrs rada tikai niecīgu magnētisko lauku, un tiem visiem ir jāsastājas vienā virzienā. Tas notiek, mijiedarbojoties starp griezieniem, kuriem ir jābūt spēcīgākiem par nesakārtoto termisko kustību feromagnēta iekšpusē. Ja materiāla temperatūra ir zem kritiskās vērtības, tas kļūst feromagnētisks.
Un otrādi, lai mainītu feromagnēta polaritāti, parasti tas vispirms jāuzsilda virs kritiskās temperatūras. Pēc tam elektronu spini var pārorientēties, un pēc atdzišanas feromagnēta magnētiskais lauks galu galā norāda uz citu virzienu.
Pētnieku grupai, kuru vadīja prof. Dr. Tomašs Smoļenskis (Bāzeles Universitātē) un prof. Dr. Ataç Imamoğlu no ETH Cīrihē, tagad ir izdevies panākt šādu pārorientāciju, izmantojot tikai gaismu{5}}bez apkures. Viņi publicēja savus rezultātusDaba.
Mijiedarbība un topoloģija
"Mūsu darbā aizraujoši ir tas, ka mēs vienā eksperimentā apvienojam trīs lielās mūsdienu kondensēto vielu fizikas tēmas: spēcīga mijiedarbība starp elektroniem, topoloģija un dinamiskā kontrole," saka Imamoğlu.
Lai to panāktu, pētnieki izmantoja īpašu materiālu, kas sastāv no diviem organiskā pusvadītāja molibdēna ditelurīda slāņiem, kas ir nedaudz savīti viens pret otru.
Šādos materiālos var veidoties tā sauktie{0}}topoloģiskie stāvokļi. Vienkārši sakot, topoloģiskos stāvokļus var raksturot, pamatojoties uz to, kā tie izskatās: bumba (bez cauruma) vai virtulis (viens caurums). Svarīgi, ka bumbiņu nevar pārvērst par virtuli ar vienkāršu deformāciju, kas nozīmē, ka topoloģiskie stāvokļi ir nepārprotami un pastāvīgi definēti.
Jaunajos eksperimentos, ko{0}}uzraudzīja Smoleński un Imamoğlu, elektronus varēja noregulēt starp tādiem topoloģiskiem stāvokļiem, kas ir izolējoši, un metāliskiem stāvokļiem, kas vada. Jāatzīmē, ka mijiedarbības rezultātā elektronu griešanās abos stāvokļos izlīdzinās paralēli viens otram, pārvēršot materiālu par feromagnētu.
"Mūsu galvenais rezultāts ir tāds, ka mēs varam izmantot lāzera impulsu, lai mainītu griezienu kolektīvo orientāciju," saka Ph.D. Olivier Huber. ETH students, kurš eksperimentus veica kopā ar savu kolēģi Kilianu Kuhlbrodtu un Tomašu Smoleņski. Pirms dažiem gadiem tas jau tika darīts atsevišķiem elektroniem, bet tagad ir panākta visa feromagnēta "pārslēgšana" jeb polaritātes maiņa.
"Šī pārslēgšana bija pastāvīga, un turklāt topoloģija ietekmē pārslēgšanās dinamiku," saka Smoleński.
Atklājiet jaunāko zinātnes, tehnoloģiju un kosmosa jomā100 000 abonentukuri paļaujas uz Phys.org ikdienas ieskatiem. Reģistrējieties mūsu bezmaksas informatīvajam izdevumam un saņemiet jaunāko informāciju par svarīgiem sasniegumiem, jauninājumiem un pētījumiem-katru dienu vai nedēļu.
Abonēt
Feromagnēta dinamiskā vadība
Tādā veidā ar lāzera impulsu var novilkt arī jaunas robežlīnijas, kuru iekšpusē atrodas topoloģiskā feromagnētiskais stāvoklis. To var izdarīt atkārtoti, lai būtu iespējama topoloģisko un feromagnētisko īpašību dinamiska kontrole.
Lai parādītu, ka mazais feromagnēts, kura izmērs ir tikai daži mikrometri, patiešām ir mainījis savu polaritāti, pētnieki izmērīja otra, daudz vājāka lāzera stara atstarojumu. Šis atspulgs atklāja elektronu spinu orientāciju.
"Nākotnē mēs varēsim izmantot mūsu metodi, lai optiski ierakstītu patvaļīgas un pielāgojamas topoloģiskās shēmas mikroshēmā," saka Smoleński. Pēc tam šo pieeju varētu izmantot, lai izveidotu mazus interferometrus, ar kuriem var izmērīt ārkārtīgi mazus elektromagnētiskos laukus.
