Revolucionāra apgaismojuma tehnoloģija: atklāti jauni ceļi materiālu izpētē!

Revolucionāra apgaismojuma tehnoloģija: atklāti jauni ceļi materiālu izpētē!

Konstancas universitātes fiziķu komanda Davide Bossini vadībā ir izstrādājusi ievērojamu metodi, kas ļauj mainīt materiālu īpašības, izmantojot gaismu. Šīs novatoriskās tehnikas mērķis ir ierosināt materiālos magnētiskos stāvokļus, kas varētu mainīt informācijas pārraidi un uzglabāšanu istabas temperatūrā terahercu diapazonā. Tas varētu būt ļoti svarīgi datu tehnoloģiju nākotnei.

Process ir balstīts uz plaši pieejamiem, dabiski audzētiem kristāliem, īpaši hematītu, un tam nav nepieciešami reti materiāli. Šis pētījums, kas publicēts 2025. gada jūnijā, tika detalizēti prezentēts žurnālā “Science Advances”. Ideja izmantot magnonus, kolektīvos griešanās ierosmes magnētiskos materiālos, kā informācijas nesējus, atbilst pieaugošajam pieprasījumam pēc jaunām tehnoloģijām, lai apstrādātu lielu datu apjomu.

Tehnoloģiskās inovācijas caur magnoniem

Līdz šim magnoni varēja būt satraukti tikai to zemākās frekvences stāvokļos. Tomēr jaunais process ļauj precīzi kontrolēt šo kvantu daļiņu frekvenci, amplitūdu un kalpošanas laiku. Tas notiek ar magnonu pāru tiešu optisko ierosmi, kā rezultātā materiāla magnētiskajās īpašībās rodas netermiskas izmaiņas. Bosīni šo fenomenu raksturo kā materiāla “magnētiskās DNS” pagaidu modifikāciju.

Izmantotajam materiālam hematītam ir interesanta vēsturiska nozīme, jo to kādreiz izmantoja jūrniecībā kompasu izgatavošanai. Pētījuma rezultāti liecina, ka istabas temperatūrā ir iespējami gaismas izraisīti Bozes-Einšteina kondensāti no augstas enerģijas magnoniem. Tas varētu ļaut pētīt kvantu efektus bez sarežģītas dzesēšanas.

Virsstrāvas istabas temperatūrā

Atsevišķs, bet saistīts pētījums, ko veica fiziķi, kurus vadīja Kaizerslauternas Tehniskās universitātes profesors Dr. Burkards Hillebrands, nesen panāca izrāvienu. Viņi pirmo reizi spēja noteikt magnonu virsstrāvu istabas temperatūrā. Šajā pētījumā tika iesaistīti arī teorētiskie fiziķi no Izraēlas un Ukrainas. Šie atklājumi varētu būtiski palielināt turpmākās datu apstrādes efektivitāti.

Šie jaunie supravadītāji uzrāda kvantu parādības, kas parasti notiek tikai temperatūrā, kas ir zemāka par sasalšanu. Hillebrands uzsver makroskopisko kvantu stāvokļu nozīmīgo lomu nākotnes tehnoloģijās, savukārt pētnieki izmanto Bozes-Einšteina kondensātus, lai izpētītu kvantu pasaules likumus, kas saistīti ar superstraumēm.

Magnonus kā griešanās viļņu kvantu daļiņas magnētiskos materiālos ir viegli izveidot, modificēt un atklāt, vienlaikus patērējot maz enerģijas. Šis progress paver jaunus pielietojumus fundamentālajos pētījumos un varētu būt alternatīva tradicionālajām pusvadītāju tehnoloģijām.

Kvantu fizika un jauni materiāli

Turklāt starptautiska pētnieku grupa, tostarp Vircburgas Universitāte, ir izstrādājusi īpašu supravadītspējas formu, kas potenciāli varētu veicināt kvantu datoru attīstību. Supravadītāji ir pazīstami ar elektrības vadīšanu bez pretestības, padarot tos par ideāliem kandidātiem augsto tehnoloģiju ierīču elektroniskajiem komponentiem.

Pētniecības grupa izveidoja hibrīda komponentu, kas izgatavots no stabila supravadītāja un topoloģiskā izolatora. Šī kombinācija ļauj precīzi kontrolēt supravadīšanas īpašības ar ārējiem magnētiskajiem laukiem, izraisot eksotisku stāvokli, kurā līdzās pastāv supravadītspēja un magnētisms. Šis jaunais dizains varētu stabilizēt kvantu bitus, piedāvājot daudzsološas perspektīvas nākotnes kvantu datoriem.

Dažādu pētniecības grupu atklājumi kvantu fizikā un jauni materiāli liecina, ka zinātne atrodas pagrieziena punktā. Atklājumi par magnoniem un supravadītājiem piedāvā ne tikai ieskatu fundamentālajā fizikā, bet arī praktiskus lietojumus, kas varētu mainīt datu apstrādes veidu nākotnē.

Šis nozīmīgais pētījums ir daļa no lielākiem projektiem, kurus atbalsta dažādas institūcijas un finansēšanas programmas, piemēram, Vircburgas Universitātes izcilības klasteris ct.qmat un Vācijas Pētniecības fonds (DFG). Sadarbība starp starptautiskiem pētniekiem varētu pavērt ceļu novatoriskām tehnoloģijām datu apstrādē un kvantu skaitļošanā. Sīkāka informācija par šo darbu ir atrodama attiecīgo pētniecības grupu oriģinālajās publikācijās.

Lai iegūtu vairāk informācijas, izlasiet pārskatus no Konstancas Universitāte, Chemie.de un Vircburgas Universitāte.