Revolutionerende lysteknologi: Nye veje i materialeforskning opdaget!

Revolutionerende lysteknologi: Nye veje i materialeforskning opdaget!

Et hold fysikere fra universitetet i Konstanz, ledet af Davide Bossini, har udviklet en bemærkelsesværdig metode, der gør det muligt at ændre materialers egenskaber ved hjælp af lys. Denne innovative teknik har til formål at excitere magnetiske tilstande i materialer, hvilket kan revolutionere transmissionen og lagringen af ​​information ved stuetemperatur i terahertz-området. Dette kan være afgørende for fremtidens datateknologier.

Processen er baseret på bredt tilgængelige, naturligt dyrkede krystaller, især hæmatit, og kræver ikke sjældne materialer. Denne forskning, offentliggjort i juni 2025, blev præsenteret i detaljer i tidsskriftet "Science Advances". Ideen om at bruge magnoner, de kollektive spin-excitationer i magnetiske materialer, som informationsbærere imødekommer den voksende efterspørgsel efter nye teknologier til at behandle store mængder data.

Teknologiske innovationer gennem magnoner

Indtil nu kunne magnoner kun exciteres i deres laveste frekvenstilstande. Den nye proces tillader dog præcis kontrol af disse kvantepartiklers frekvens, amplitude og levetid. Dette sker gennem den direkte optiske excitation af magnon-par, hvilket resulterer i ikke-termiske ændringer i materialets magnetiske egenskaber. Bossini beskriver dette fænomen som en midlertidig modifikation af materialets "magnetiske DNA".

Hæmatit, det anvendte materiale, har en interessant historisk betydning, da det engang blev brugt i søfart til kompasser. Resultaterne af forskningen tyder på, at lysinducerede Bose-Einstein-kondensater fra højenergimagnoner er mulige ved stuetemperatur. Dette kunne muliggøre forskning i kvanteeffekter uden kompleks afkøling.

Superstrømme ved stuetemperatur

En separat, men relateret forskning udført af fysikere ledet af professor Dr. Burkard Hillebrands ved Kaiserslauterns Tekniske Universitet opnåede for nylig et gennembrud. De var i stand til at detektere en superstrøm af magnoner ved stuetemperatur for første gang. Teoretiske fysikere fra Israel og Ukraine var også involveret i denne undersøgelse. Disse resultater kan øge effektiviteten af ​​fremtidig databehandling betydeligt.

Disse nye superledere udviser kvantefænomener, der normalt kun opstår ved temperaturer under frysepunktet. Hillebrands fremhæver den vigtige rolle, makroskopiske kvantetilstande spiller i fremtidens teknologi, mens forskere bruger Bose-Einstein-kondensater til at udforske kvanteverdenens love relateret til superstrømme.

Som kvantepartikler af spin-bølger i magnetiske materialer er magnoner nemme at skabe, modificere og detektere, samtidig med at de bruger lidt energi. Dette fremskridt åbner op for nye anvendelser inden for grundforskning og kan repræsentere et alternativ til konventionelle halvlederteknologier.

Kvantefysik og nye materialer

Derudover har et internationalt forskerhold, herunder universitetet i Würzburg, udviklet en særlig form for superledning, der potentielt kan fremme udviklingen af ​​kvantecomputere. Superledere er kendt for at lede elektricitet uden modstand, hvilket gør dem til ideelle kandidater til elektroniske komponenter i højteknologiske enheder.

Forskergruppen konstruerede en hybridkomponent lavet af en stabil superleder og en topologisk isolator. Denne kombination gør det muligt for superledende egenskaber at blive præcist kontrolleret af eksterne magnetiske felter, hvilket fører til en eksotisk tilstand, hvor superledning og magnetisme eksisterer side om side. Dette nye design kunne stabilisere kvantebits, hvilket giver lovende udsigter til fremtidige kvantecomputere.

Opdagelserne inden for kvantefysik og nye materialer fra de forskellige forskergrupper viser, at videnskaben står ved et vendepunkt. Resultaterne om magnoner og superledere tilbyder ikke kun indsigt i grundlæggende fysik, men også praktiske anvendelser, der kan ændre den måde, data behandles på i fremtiden.

Denne vigtige forskning er en del af større projekter, der er støttet af forskellige institutioner og finansieringsprogrammer, såsom Cluster of Excellence ct.qmat ved universitetet i Würzburg og den tyske forskningsfond (DFG). Samarbejde mellem internationale forskere kan bane vejen for innovative teknologier inden for databehandling og kvanteberegning. Yderligere detaljer om dette arbejde kan findes i de originale publikationer fra de relevante forskerhold.

For mere information læs rapporterne fra Universitetet i Konstanz, Chemie.de og Universitetet i Würzburg.