Revolutsiooniline valgustustehnoloogia: materjaliuuringutes avastati uued teed!

Revolutsiooniline valgustustehnoloogia: materjaliuuringutes avastati uued teed!

Konstanzi ülikooli füüsikute meeskond eesotsas Davide Bossiniga on välja töötanud tähelepanuväärse meetodi, mis võimaldab valguse abil materjalide omadusi muuta. Selle uuendusliku tehnika eesmärk on ergutada materjalides magnetilisi olekuid, mis võivad muuta terahertsi vahemikus teabe edastamist ja salvestamist toatemperatuuril. See võib andmetehnoloogia tuleviku jaoks olla ülioluline.

Protsess põhineb laialdaselt kättesaadavatel looduslikult kasvanud kristallidel, eriti hematiidil, ega vaja haruldasi materjale. Seda 2025. aasta juunis avaldatud uurimistööd tutvustati üksikasjalikult ajakirjas "Science Advances". Idee kasutada magnoneid, kollektiivseid spin-ergastusi magnetilistes materjalides teabekandjatena, vastab kasvavale nõudlusele uute tehnoloogiate järele suurte andmemahtude töötlemiseks.

Tehnoloogilised uuendused magnonite kaudu

Seni võis magnoneid erutada vaid madalaima sagedusega olekus. Uus protsess võimaldab aga täpselt kontrollida nende kvantosakeste sagedust, amplituudi ja eluiga. See toimub magnoonipaaride otsese optilise ergastuse kaudu, mille tulemuseks on materjali magnetiliste omaduste mittetermilised muutused. Bossini kirjeldab seda nähtust kui materjali "magnetilise DNA" ajutist modifikatsiooni.

Kasutataval materjalil hematiidil on huvitav ajalooline tähendus, kuna seda kasutati kunagi meresõidus kompasside jaoks. Uuringu tulemused viitavad sellele, et toatemperatuuril on võimalikud Bose-Einsteini valguse kondensaadid kõrge energiaga magnoonidest. See võib võimaldada kvantefektide uurimist ilma keeruka jahutamiseta.

Ülivoolud toatemperatuuril

Eraldi, kuid sellega seotud uurimus, mille viisid läbi Kaiserslauterni tehnikaülikooli professor dr Burkard Hillebrandsi juhitud füüsikud, saavutasid hiljuti läbimurde. Nad suutsid esmakordselt tuvastada toatemperatuuril magnoonide ülivoolu. Sellesse uuringusse olid kaasatud ka teoreetilised füüsikud Iisraelist ja Ukrainast. Need leiud võivad märkimisväärselt suurendada tulevase andmetöötluse tõhusust.

Nendel uutel ülijuhtidel on kvantnähtused, mis esinevad tavaliselt ainult külmumistemperatuuridel. Hillebrands tõstab esile makroskoopiliste kvantolekute olulist rolli tulevikutehnoloogias, samas kui teadlased kasutavad Bose-Einsteini kondensaate supervooludega seotud kvantmaailma seaduste uurimiseks.

Magnoneid on magnetilistes materjalides keerlevate lainete kvantosakestena lihtne luua, muuta ja tuvastada, samas kui need tarbivad vähe energiat. See edusamm avab uusi rakendusi alusuuringutes ja võib olla alternatiiv tavapärastele pooljuhttehnoloogiatele.

Kvantfüüsika ja uued materjalid

Lisaks on rahvusvaheline uurimisrühm, sealhulgas Würzburgi ülikool, välja töötanud ülijuhtivuse erivormi, mis võib potentsiaalselt edendada kvantarvutite arengut. Ülijuhid on tuntud selle poolest, et juhivad elektrit ilma takistuseta, mistõttu on need ideaalsed kandidaadid kõrgtehnoloogiliste seadmete elektroonikakomponentide jaoks.

Uurimisrühm konstrueeris stabiilsest ülijuhist ja topoloogilisest isolaatorist valmistatud hübriidkomponendi. See kombinatsioon võimaldab ülijuhtivaid omadusi täpselt juhtida väliste magnetväljade abil, mis viib eksootilise olekuni, kus ülijuhtivus ja magnetism eksisteerivad koos. See uus disain võib kvantbitte stabiliseerida, pakkudes paljutõotavaid väljavaateid tulevastele kvantarvutitele.

Erinevate uurimisrühmade avastused kvantfüüsikas ja uued materjalid näitavad, et teadus on pöördepunktis. Magnonite ja ülijuhtide kohta tehtud leiud pakuvad mitte ainult teadmisi fundamentaalfüüsikast, vaid ka praktilisi rakendusi, mis võivad tulevikus muuta andmete töötlemise viisi.

See oluline uurimistöö on osa suurematest projektidest, mida toetavad erinevad institutsioonid ja rahastamisprogrammid, nagu Würzburgi ülikooli tippklaster ct.qmat ja Saksa Teadusfond (DFG). Rahvusvaheliste teadlaste koostöö võiks sillutada teed uuenduslikele tehnoloogiatele andmetöötluses ja kvantarvutuses. Lisateavet selle töö kohta leiate asjaomaste uurimisrühmade originaalväljaannetest.

Lisateabe saamiseks lugege aruandeid aadressilt Konstanzi ülikool, Chemie.de ja Würzburgi ülikool.