Forradalmi világítástechnika: Új utakat fedeztek fel az anyagkutatásban!

Forradalmi világítástechnika: Új utakat fedeztek fel az anyagkutatásban!

A Konstanzi Egyetem fizikusaiból álló csapat Davide Bossini vezetésével figyelemre méltó módszert fejlesztett ki, amely lehetővé teszi az anyagok tulajdonságainak megváltoztatását fény segítségével. Ennek az innovatív technikának az a célja, hogy olyan mágneses állapotokat gerjesztsen az anyagokban, amelyek forradalmasíthatják az információ átvitelét és tárolását szobahőmérsékleten a terahertz tartományban. Ez döntő fontosságú lehet az adattechnológiák jövője szempontjából.

Az eljárás széles körben elérhető, természetesen termesztett kristályokon, különösen hematitokon alapul, és nem igényel ritka anyagokat. Ezt a 2025 júniusában publikált kutatást részletesen bemutatták a „Science Advances” folyóiratban. A magnonok, a kollektív spin-gerjesztések mágneses anyagokban való felhasználásának gondolata információhordozóként megfelel a nagy mennyiségű adat feldolgozására alkalmas új technológiák iránti növekvő igénynek.

Technológiai újítások a magnonokon keresztül

Eddig a magnonokat csak a legalacsonyabb frekvenciájú állapotukban tudták gerjeszteni. Az új eljárás azonban lehetővé teszi ezen kvantumrészecskék frekvenciájának, amplitúdójának és élettartamának pontos szabályozását. Ez magnonpárok közvetlen optikai gerjesztésével történik, ami az anyag mágneses tulajdonságaiban nem termikus változásokat eredményez. Bossini ezt a jelenséget az anyag „mágneses DNS-ének” átmeneti módosulásaként írja le.

A hematitnak, a felhasznált anyagnak érdekes történelmi jelentősége van, mivel egykor a tengeri hajózásban iránytűként használták. A kutatás eredményei arra utalnak, hogy szobahőmérsékleten lehetségesek a nagy energiájú magnonok fényindukált Bose-Einstein kondenzátumai. Ez lehetővé tenné a kvantumhatások kutatását komplex hűtés nélkül.

Szuperáramok szobahőmérsékleten

A Kaiserslauterni Műszaki Egyetemen Dr. Burkard Hillebrands professzor által vezetett fizikusok külön, de kapcsolódó kutatása a közelmúltban áttörést ért el. Először tudták érzékelni a magnonok szuperáramát szobahőmérsékleten. Izrael és Ukrajna elméleti fizikusai is részt vettek ebben a tanulmányban. Ezek az eredmények jelentősen növelhetik a jövőbeni adatfeldolgozás hatékonyságát.

Ezek az új szupravezetők olyan kvantumjelenségeket mutatnak, amelyek általában csak fagypont alatti hőmérsékleten fordulnak elő. Hillebrands kiemeli a makroszkopikus kvantumállapotok fontos szerepét a jövő technológiájában, míg a kutatók Bose-Einstein kondenzátumokat használnak a kvantumvilág szuperáramokkal kapcsolatos törvényeinek feltárására.

A mágneses anyagokban lévő spinhullámok kvantumrészecskéiként a magnonok könnyen létrehozhatók, módosíthatók és detektálhatók, miközben kevés energiát fogyasztanak. Ez az előrelépés új alkalmazásokat nyit meg az alapkutatásban, és alternatívát jelenthet a hagyományos félvezető technológiákkal szemben.

Kvantumfizika és új anyagok

Ezenkívül egy nemzetközi kutatócsoport, köztük a Würzburgi Egyetem, kifejlesztette a szupravezetés egy speciális formáját, amely potenciálisan előmozdíthatja a kvantumszámítógépek fejlesztését. A szupravezetők arról ismertek, hogy ellenállás nélkül vezetik az elektromosságot, így ideális jelöltek a csúcstechnológiás eszközök elektronikus alkatrészeihez.

A kutatócsoport egy stabil szupravezetőből és topológiai szigetelőből álló hibrid komponenst épített meg. Ez a kombináció lehetővé teszi a szupravezető tulajdonságok pontos szabályozását külső mágneses mezőkkel, ami egy egzotikus állapothoz vezet, amelyben a szupravezetés és a mágnesesség együtt él. Ez az új kialakítás stabilizálni tudja a kvantumbiteket, és ígéretes kilátásokat kínál a jövő kvantumszámítógépei számára.

A különböző kutatócsoportok kvantumfizikai felfedezései és új anyagok azt mutatják, hogy a tudomány fordulóponthoz érkezett. A magnonokkal és szupravezetőkkel kapcsolatos eredmények nemcsak az alapvető fizikába engednek betekintést, hanem olyan gyakorlati alkalmazásokat is, amelyek megváltoztathatják az adatok feldolgozásának módját a jövőben.

Ez a fontos kutatás olyan nagyobb projektek része, amelyeket különböző intézmények és finanszírozási programok támogatnak, mint például a Würzburgi Egyetem Kiválósági Klaszter ct.qmat és a Német Kutatási Alapítvány (DFG). A nemzetközi kutatók együttműködése kikövezheti az utat az innovatív adatfeldolgozási és kvantumszámítási technológiák előtt. A munkáról további részletek az érintett kutatócsoportok eredeti publikációiban találhatók.

További információért olvassa el a riportokat Konstanzi Egyetem, Chemie.de és Würzburgi Egyetem.