Revolusjonerende lysteknologi: Nye veier innen materialforskning oppdaget!

Revolusjonerende lysteknologi: Nye veier innen materialforskning oppdaget!

Et team av fysikere fra Universitetet i Konstanz, ledet av Davide Bossini, har utviklet en bemerkelsesverdig metode som gjør det mulig å endre egenskapene til materialer ved hjelp av lys. Denne innovative teknikken tar sikte på å eksitere magnetiske tilstander i materialer, noe som kan revolusjonere overføring og lagring av informasjon ved romtemperatur i terahertz-området. Dette kan være avgjørende for fremtiden for datateknologi.

Prosessen er basert på allment tilgjengelige, naturlig dyrkede krystaller, spesielt hematitt, og krever ikke sjeldne materialer. Denne forskningen, publisert i juni 2025, ble presentert i detalj i tidsskriftet "Science Advances". Ideen om å bruke magnoner, de kollektive spinneksitasjonene i magnetiske materialer, som informasjonsbærere møter den økende etterspørselen etter ny teknologi for å behandle store datamengder.

Teknologiske innovasjoner gjennom magnoner

Inntil nå kunne magnoner bare bli begeistret i deres laveste frekvenstilstander. Den nye prosessen tillater imidlertid presis kontroll av frekvensen, amplituden og levetiden til disse kvantepartiklene. Dette skjer gjennom direkte optisk eksitasjon av magnon-par, noe som resulterer i ikke-termiske endringer i materialets magnetiske egenskaper. Bossini beskriver dette fenomenet som en midlertidig modifikasjon av materialets "magnetiske DNA".

Hematitt, materialet som brukes, har en interessant historisk betydning ettersom det en gang ble brukt i sjøfart for kompass. Resultatene av forskningen tyder på at lysinduserte Bose-Einstein-kondensater fra høyenergiske magnoner er mulig ved romtemperatur. Dette kan muliggjøre forskning på kvanteeffekter uten kompleks nedkjøling.

Superstrømmer ved romtemperatur

En egen, men relatert forskning utført av fysikere ledet av professor Dr. Burkard Hillebrands ved det tekniske universitetet i Kaiserslautern, oppnådde nylig et gjennombrudd. De var i stand til å oppdage en superstrøm av magnoner ved romtemperatur for første gang. Teoretiske fysikere fra Israel og Ukraina var også involvert i denne studien. Disse funnene kan øke effektiviteten av fremtidig databehandling betydelig.

Disse nye superlederne viser kvantefenomener som normalt bare oppstår ved temperaturer under frysepunktet. Hillebrands fremhever den viktige rollen til makroskopiske kvantetilstander i fremtidig teknologi, mens forskere bruker Bose-Einstein-kondensater for å utforske kvanteverdenens lover knyttet til superstrømmer.

Som kvantepartikler av spinnbølger i magnetiske materialer er magnoner enkle å lage, modifisere og oppdage, samtidig som de bruker lite energi. Dette fremskrittet åpner for nye anvendelser innen grunnforskning og kan representere et alternativ til konvensjonelle halvlederteknologier.

Kvantefysikk og nye materialer

I tillegg har et internasjonalt forskerteam, inkludert University of Würzburg, utviklet en spesiell form for superledning som potensielt kan fremme utviklingen av kvantedatamaskiner. Superledere er kjent for å lede elektrisitet uten motstand, noe som gjør dem til ideelle kandidater for elektroniske komponenter i høyteknologiske enheter.

Forskergruppen konstruerte en hybridkomponent laget av en stabil superleder og en topologisk isolator. Denne kombinasjonen gjør at superledende egenskaper kan kontrolleres nøyaktig av eksterne magnetiske felt, noe som fører til en eksotisk tilstand der superledning og magnetisme eksisterer side om side. Denne nye designen kan stabilisere kvantebiter, og tilby lovende utsikter for fremtidige kvantedatamaskiner.

Oppdagelsene innen kvantefysikk og nye materialer fra de ulike forskningsgruppene viser at vitenskapen er ved et vendepunkt. Funnene om magnoner og superledere gir ikke bare innsikt i grunnleggende fysikk, men også praktiske applikasjoner som kan endre måten data behandles på i fremtiden.

Denne viktige forskningen er en del av større prosjekter som er støttet av ulike institusjoner og finansieringsprogrammer, som Cluster of Excellence ct.qmat ved Universitetet i Würzburg og German Research Foundation (DFG). Samarbeid mellom internasjonale forskere kan bane vei for innovative teknologier innen databehandling og kvanteberegning. Ytterligere detaljer om dette arbeidet finnes i originalpublikasjonene til de relevante forskergruppene.

For mer informasjon les rapportene fra Universitetet i Konstanz, Chemie.de og Universitetet i Würzburg.