Revoliucinė apšvietimo technologija: atrasti nauji medžiagų tyrimų keliai!

Revoliucinė apšvietimo technologija: atrasti nauji medžiagų tyrimų keliai!

Konstanco universiteto fizikų komanda, vadovaujama Davide'o Bossini, sukūrė nuostabų metodą, leidžiantį pakeisti medžiagų savybes naudojant šviesą. Šia novatoriška technika siekiama sužadinti medžiagų magnetines būsenas, kurios gali pakeisti informacijos perdavimą ir saugojimą kambario temperatūroje terahercų diapazone. Tai gali būti labai svarbu duomenų technologijų ateičiai.

Procesas pagrįstas plačiai prieinamais, natūraliai išaugintais kristalais, ypač hematitu, ir jam nereikia retų medžiagų. Šis tyrimas, paskelbtas 2025 m. birželio mėn., buvo išsamiai pristatytas žurnale „Science Advances“. Magnonų, kolektyvinio sukimosi sužadinimo magnetinėse medžiagose panaudojimo idėja, kaip informacijos laikmenos, patenkina augantį naujų technologijų poreikį apdoroti didelius duomenų kiekius.

Technologinės naujovės per magnonus

Iki šiol magnonai galėjo būti sužadinti tik žemiausio dažnio būsenose. Tačiau naujasis procesas leidžia tiksliai valdyti šių kvantinių dalelių dažnį, amplitudę ir gyvavimo laiką. Tai įvyksta dėl tiesioginio optinio magnonų porų sužadinimo, dėl kurio atsiranda nešiluminiai medžiagos magnetinių savybių pokyčiai. Bossini šį reiškinį apibūdina kaip laikiną medžiagos „magnetinės DNR“ modifikaciją.

Hematitas, naudojama medžiaga, turi įdomią istorinę reikšmę, nes kadaise jis buvo naudojamas jūroje kaip kompasai. Tyrimo rezultatai rodo, kad šviesos sukeltas Bose-Einstein kondensatas iš didelės energijos magnonų gali būti kambario temperatūroje. Tai leistų tirti kvantinius efektus be sudėtingo aušinimo.

Supersrovės kambario temperatūroje

Atskiras, bet susijęs fizikų tyrimas, kuriam vadovavo Kaizerslauterno technikos universiteto profesorius Dr. Burkard Hillebrands, neseniai pasiekė proveržį. Jie pirmą kartą sugebėjo aptikti magnonų supersrovę kambario temperatūroje. Šiame tyrime taip pat dalyvavo teoriniai fizikai iš Izraelio ir Ukrainos. Šios išvados gali žymiai padidinti būsimo duomenų apdorojimo efektyvumą.

Šie nauji superlaidininkai pasižymi kvantiniais reiškiniais, kurie paprastai vyksta tik esant žemesnei nei užšalimo temperatūrai. Hillebrandsas pabrėžia svarbų makroskopinių kvantinių būsenų vaidmenį ateities technologijose, o mokslininkai naudoja Bose-Einstein kondensatus, kad ištirtų kvantinio pasaulio dėsnius, susijusius su supersrovėmis.

Magnonus, kaip sukimosi bangų kvantines daleles magnetinėse medžiagose, lengva sukurti, modifikuoti ir aptikti, kartu sunaudojant mažai energijos. Ši pažanga atveria naujas pagrindines mokslinių tyrimų programas ir gali būti alternatyva įprastoms puslaidininkių technologijoms.

Kvantinė fizika ir naujos medžiagos

Be to, tarptautinė mokslinių tyrimų grupė, įskaitant Viurcburgo universitetą, sukūrė specialią superlaidumo formą, kuri galėtų paskatinti kvantinių kompiuterių kūrimą. Superlaidininkai yra žinomi kaip laidūs elektrai be pasipriešinimo, todėl jie yra idealūs kandidatai į elektroninius komponentus aukštųjų technologijų įrenginiuose.

Tyrimo grupė sukonstravo hibridinį komponentą, pagamintą iš stabilaus superlaidininko ir topologinio izoliatoriaus. Šis derinys leidžia superlaidžias savybes tiksliai valdyti išoriniais magnetiniais laukais, todėl susidaro egzotiška būsena, kurioje superlaidumas ir magnetizmas egzistuoja kartu. Šis naujas dizainas galėtų stabilizuoti kvantinius bitus ir pasiūlyti daug žadančių ateities kvantinių kompiuterių perspektyvų.

Įvairių tyrimų grupių kvantinės fizikos atradimai ir naujos medžiagos rodo, kad mokslas yra lūžio taške. Išvados apie magnonus ir superlaidininkus suteikia ne tik įžvalgų apie pagrindinę fiziką, bet ir praktinius pritaikymus, galinčius pakeisti duomenų apdorojimo būdą ateityje.

Šis svarbus tyrimas yra dalis didesnių projektų, kuriuos remia įvairios institucijos ir finansavimo programos, pvz., Viurcburgo universiteto „Cluster of Excellence ct.qmat“ ir Vokietijos tyrimų fondas (DFG). Tarptautinių mokslininkų bendradarbiavimas galėtų atverti kelią naujoviškoms duomenų apdorojimo ir kvantinės skaičiavimo technologijoms. Daugiau informacijos apie šį darbą galima rasti atitinkamų tyrimų grupių originaliuose leidiniuose.

Norėdami gauti daugiau informacijos, skaitykite ataskaitas iš Konstanco universitetas, Chemie.de ir Viurcburgo universitetas.