Revoluční technologie osvětlení: Objeveny nové cesty ve výzkumu materiálů!

Revoluční technologie osvětlení: Objeveny nové cesty ve výzkumu materiálů!

Tým fyziků z Univerzity v Kostnici pod vedením Davida Bossiniho vyvinul pozoruhodnou metodu, která umožňuje měnit vlastnosti materiálů pomocí světla. Tato inovativní technika má za cíl vybudit magnetické stavy v materiálech, což by mohlo způsobit revoluci v přenosu a ukládání informací při pokojové teplotě v terahertzovém rozsahu. To by mohlo být zásadní pro budoucnost datových technologií.

Proces je založen na široce dostupných, přirozeně pěstovaných krystalech, zejména hematitu, a nevyžaduje vzácné materiály. Tento výzkum, publikovaný v červnu 2025, byl podrobně představen v časopise „Science Advances“. Myšlenka použití magnonů, kolektivních spinových excitací v magnetických materiálech, jako nosičů informací odpovídá rostoucí poptávce po nových technologiích pro zpracování velkého množství dat.

Technologické inovace prostřednictvím magnons

Až dosud mohly být magnony excitovány pouze ve stavech nejnižší frekvence. Nový proces však umožňuje přesné řízení frekvence, amplitudy a životnosti těchto kvantových částic. K tomu dochází prostřednictvím přímého optického buzení magnonových párů, což má za následek netepelné změny magnetických vlastností materiálu. Bossini popisuje tento jev jako dočasnou modifikaci „magnetické DNA“ materiálu.

Hematit, použitý materiál, má zajímavý historický význam, protože se kdysi používal v námořnictví jako kompasy. Výsledky výzkumu naznačují, že světlem indukované Bose-Einsteinovy ​​kondenzáty z vysokoenergetických magnonů jsou možné při pokojové teplotě. To by mohlo umožnit výzkum kvantových efektů bez složitého chlazení.

Superproudy při pokojové teplotě

Samostatný, ale související výzkum fyziků pod vedením profesora Dr. Burkarda Hillebrandse z Technické univerzity v Kaiserslauternu nedávno dosáhl průlomu. Poprvé byli schopni detekovat superproud magnonů při pokojové teplotě. Do této studie byli zapojeni i teoretickí fyzici z Izraele a Ukrajiny. Tato zjištění by mohla výrazně zvýšit efektivitu budoucího zpracování dat.

Tyto nové supravodiče vykazují kvantové jevy, které se normálně vyskytují pouze při teplotách pod bodem mrazu. Hillebrands zdůrazňuje důležitou roli makroskopických kvantových stavů v budoucí technologii, zatímco výzkumníci používají Bose-Einsteinovy ​​kondenzáty ke zkoumání zákonitostí kvantového světa souvisejících se superproudy.

Jako kvantové částice spinových vln v magnetických materiálech lze magnony snadno vytvářet, upravovat a detekovat, přičemž také spotřebovávají málo energie. Tento pokrok otevírá nové aplikace v základním výzkumu a mohl by představovat alternativu ke konvenčním polovodičovým technologiím.

Kvantová fyzika a nové materiály

Mezinárodní výzkumný tým, včetně univerzity ve Würzburgu, navíc vyvinul speciální formu supravodivosti, která by mohla potenciálně posunout vývoj kvantových počítačů. Supravodiče jsou známé tím, že vedou elektřinu bez odporu, což z nich dělá ideální kandidáty pro elektronické součástky ve špičkových technologických zařízeních.

Výzkumná skupina zkonstruovala hybridní součástku vyrobenou ze stabilního supravodiče a topologického izolátoru. Tato kombinace umožňuje, aby supravodivé vlastnosti byly přesně řízeny vnějšími magnetickými poli, což vede k exotickému stavu, ve kterém koexistuje supravodivost a magnetismus. Tento nový design by mohl stabilizovat kvantové bity a nabídnout slibné vyhlídky pro budoucí kvantové počítače.

Objevy v kvantové fyzice a nové materiály různých výzkumných skupin ukazují, že věda je v bodě obratu. Poznatky o magnonech a supravodičích nabízejí nejen pohledy do základní fyziky, ale také praktické aplikace, které by mohly v budoucnu změnit způsob zpracování dat.

Tento důležitý výzkum je součástí větších projektů, které jsou podporovány různými institucemi a programy financování, jako je Cluster of Excellence ct.qmat na univerzitě ve Würzburgu a Německá výzkumná nadace (DFG). Spolupráce mezi mezinárodními výzkumníky by mohla připravit cestu pro inovativní technologie v oblasti zpracování dat a kvantových počítačů. Další podrobnosti o této práci lze nalézt v původních publikacích příslušných výzkumných týmů.

Pro více informací si přečtěte reportáže z Univerzita v Kostnici, Chemie.de a Univerzita ve Würzburgu.