Teadlased näevad 2D-magnetis keerlemist

teadlased-naevad-2d-magnetis-keerlemist

Kõik magnetid – alates lihtsatest külmkapi küljes rippuvatest suveniiridest ja lõpetades arvuti mälu andvate plaatidega kuni uurimislaborites kasutatavate võimsate versioonideni – sisaldavad pöörlevaid kvaasiosakesi, mida nimetatakse magnoonideks. Ühe magnoni pöörlemise suund võib mõjutada tema naabri suunda, mis mõjutab tema naabri spinni ja nii edasi, andes nn pöörlemislained. Teavet saab spin-lainete kaudu edastada tõhusamalt kui elektriga ja magnonid võivad toimida “kvantühendustena”, mis “liimivad” kvantbitid kokku võimsateks arvutiteks.

Magnonid neil on tohutu potentsiaal, kuid neid on sageli raske tuvastada ilma suuremahuliste laboriseadmeteta. Sellised seadistused sobivad katsete läbiviimiseks, kuid mitte seadmete arendamiseks, ütles Columbia teadlane Xiaoyang Zhu, nagu magnoonilised seadmed ja nn spintroonika. Magnonite nägemist saab aga palju lihtsamaks muuta õige materjaliga: keemiaosakonna professori Xavier Roy laboris sünteesitud magnetilise pooljuhiga kroomsulfiidbromiid (CrSBr), mida saab koorida aatomõhukesteks 2D-kihtideks.

Uues artiklis ajakirjas Nature näitavad Zhu ja kaastöötajad Columbias, Washingtoni ülikoolis, New Yorgi ülikoolis ja Oak Ridge’i riiklikus laboris et CrSBr-s olevad magnonid võivad paarituda teise kvaasiosakesega, mida nimetatakse eksitoniks ja mis kiirgab valgust, pakkudes teadlastele võimalust pöörlevat kvaasiosakest “näha”.

Kui nad magnoneid valgusega häirisid, täheldatud eksitonite võnkumisi infrapuna-lähedases vahemikus, mis on palja silmaga peaaegu nähtav. “Esimest korda võime näha lihtsa optilise efektiga magnoneid,” ütles Zhu.

Tulemusi võib vaadelda kvanttransduktsioonina või ühe energia “kvanti” muundamisena teine, ütles esimene autor Youn Jun (Eunice) Bae, Zhu labori järeldoktor. Eksitonite energia on neli suurusjärku suurem magnoonide omast; Nüüd, kuna need paarituvad omavahel nii tugevalt, võime hõlpsasti jälgida magnonites väikseid muutusi, selgitas Bae. See transduktsioon võib ühel päeval võimaldada teadlastel ehitada kvantteabevõrke, mis võtavad teavet spin-põhistest kvantbittidest, mis tavaliselt peavad asuma üksteisest millimeetrite kaugusel, ja teisendavad selle valguseks, energiavormiks, mis võib üle kanda. informatsioon kuni sadade miilide kaugusel optiliste kiudude kaudu

Sidususaeg – kui kaua võnkumised võivad kesta – oli samuti tähelepanuväärne, ütles Zhu, kestus palju kauem kui viie nanosekundi piir katse. Nähtus võib ulatuda üle seitsme mikromeetri ja püsida isegi siis, kui CrSBr-seadmed olid valmistatud vaid kahest aatomiõhukesest kihist, suurendades nanomõõtmeliste spintrooniliste seadmete ehitamise võimalust. Need seadmed võivad ühel päeval olla tõhusamad alternatiivid tänapäeva elektroonikale. Erinevalt elektrivoolu elektronidest, mis puutuvad kokku liikumisel takistusega, ei liigu ükski osake tegelikult spin-laines.

Tööd toetas Columbia NSF-i rahastatud materjaliuuringute teadus- ja tehnikakeskus (MRSEC). ) DOE rahastatud Energy Frontier Research Centeris (EFRC) loodud materjaliga. Siit edasi kavatsevad teadlased uurida CrSBr-i kvantteabe potentsiaali, aga ka muid materiaalseid kandidaate. “MRSEC-is ja EFRC-s uurime mitmete 2D-materjalide kvantomadusi, mida saate virna panna nagu pabereid, et luua igasuguseid uusi füüsilisi nähtusi,” ütles Zhu.

Näiteks kui magnoon-eksitoni sidestust võib leida teist tüüpi magnetilistest pooljuhtidest, millel on veidi erinevad omadused kui CrSBr, need võivad kiirata valgust laiemas värvivalikus. “Koostame tööriistakasti, et luua uusi kohandatavate omadustega seadmeid,” ütles Zhu.

Loo allikas:

Materjalid pakub Columbia ülikool . Originaali kirjutas Ellen Neff. Märkus: sisu saab muuta stiili ja pikkuse järgi.

Related posts

Leave a Comment