Vedci sa naučili ovládať magnetizmus pomocou svetla. Prinesie to omnoho rýchlejšie pamäťové zariadenia
— 28/02/2022 05:17 Správy Technológie
Vedci z MIT a ich kolegovia našli nový spôsob, ako manipulovať magnetizmus v materiáli pomocou svetla, a navyše realizovali aj vzácnu formu hmoty.
Zatiaľ čo manipulovanie magnetizmu by mohlo viesť k pamäťovým zariadeniam počítačov, ktoré dokážu čítať alebo zapisovať informácie oveľa rýchlejšie, nová hmota zavádza novú fyziku. Pevný materiál sa skladá z rôznych typov elementárnych častíc, ako sú napríklad protóny a neutróny.
V takýchto materiáloch sú však prítomné aj „kvázičastice“, ako sú aj excitóny, ktoré sa skladajú z elektrónu a „diery“, teda priestoru, ktorý zostane po tom, ako na materiál zasvieti svetlo a energia z fotónu spôsobí, že elektrón vyskočí zo svojej obvyklej polohy. Prostredníctvom pôsobenia kvantovej mechaniky sú však elektrón a diera stále spojené a môžu medzi sebou „komunikovať“ prostredníctvom elektrostatických interakcií. „Excitóny si možno predstaviť ako balíky energie, ktoré sa šíria systémom,“ hovorí Edoardo Baldini, jeden z dvoch hlavných autorov článku o práci v časopise Nature Communications
Vedci vytvárali neobvyklé excitóny v materiáli trisulfid niklu a fosforu (NiPS3). Tieto excitóny sú ovplyvnené prostredím, ktoré ich obklopuje. V danom prípade bol týmto prostredím magnetizmus. Tím zistil, že vzbudením týchto excitónov možno skutočne manipulovať s magnetizmom v materiáli. Magnet funguje vďaka vlastnosti elektrónov nazývanej spin. Spin si možno predstaviť ako elementárny magnet, v ktorom sú elektróny v atóme ako malé ihličky orientované určitým spôsobom.
Ak sú všetky spiny orientované rovnakým smerom, materiál sa nazýva feromagnet. V materiáli, ktorý použil tím MIT, smerujú striedavé spiny do opačných smerov a vytvárajú antiferomagnet. Fyzici zistili, že svetelný impulz spôsobí, že každá z malých elektrónových „ihiel“ v NiPS3 sa začne otáčať dookola. Rotujúce spiny sú synchronizované a vytvárajú vlnu v celom materiáli, známu ako spinová vlna. Spinové vlny sa dajú využiť v spinovej elektronike alebo spintronike.
Schopnosť vytvárať spinové vlny v antiferoelektrickom materiáli by mohla viesť k budúcim počítačovým pamäťovým zariadeniam, ktoré dokážu čítať alebo zapisovať informácie oveľa rýchlejšie ako zariadenia založené len na elektronike. Tím svojou prácou demonštroval aj vzácnu formu hmoty. Keď fyzici vystavili NiPS3 intenzívnym svetelným impulzom, zistili, že sa zmenil na kovový stav, ktorý vedie elektróny a zároveň si zachováva magnetizmus.
NiPS3 je bežne izolant (materiál, ktorý nevedie elektróny). Je veľmi zriedkavé mať antiferomagnet a kovový stav v tom istom materiáli. Výskumníci sa domnievajú, že sa to deje preto, lebo intenzívne svetlo spôsobuje, že excitóny sa navzájom zrážajú a rozpadajú sa na svoje zložky: elektróny a diery. V podstate sa excitóny zničia, takže elektróny a diery sa môžu pohybovať ako tie v kove. Tieto pohyblivé častice však nevstupujú do interakcie s lokalizovanými spinmi elektrónov, ktoré sa zúčastňujú na spinovej vlne, takže magnetizmus sa zachováva.
Zdroj: phys.org
Zdroj: https://www.nextech.sk/a/Vedci-sa-naucili-ovladat-magnetizmus-pomocou-svetla--Prinesie-to-omnoho-rychlejsie-pamatove-zariadenia