Rewolucyjna technologia oświetleniowa: odkryto nowe ścieżki w badaniach nad materiałami!

Rewolucyjna technologia oświetleniowa: odkryto nowe ścieżki w badaniach nad materiałami!

Zespół fizyków z Uniwersytetu w Konstancji, kierowany przez Davide Bossiniego, opracował niezwykłą metodę, która umożliwia zmianę właściwości materiałów za pomocą światła. Ta innowacyjna technika ma na celu wzbudzenie stanów magnetycznych w materiałach, co mogłoby zrewolucjonizować przesyłanie i przechowywanie informacji w temperaturze pokojowej w zakresie terahercowym. Może to mieć kluczowe znaczenie dla przyszłości technologii danych.

Proces opiera się na powszechnie dostępnych, naturalnie rosnących kryształach, zwłaszcza hematytu, i nie wymaga stosowania rzadkich materiałów. Badania te, opublikowane w czerwcu 2025 r., zostały szczegółowo zaprezentowane w czasopiśmie „Science Advances”. Pomysł wykorzystania magnonów, zbiorowych wzbudzeń spinowych w materiałach magnetycznych, jako nośników informacji, wychodzi naprzeciw rosnącemu zapotrzebowaniu na nowe technologie przetwarzania dużych ilości danych.

Innowacje technologiczne poprzez magnony

Do tej pory magnony mogły być wzbudzane jedynie w stanach o najniższej częstotliwości. Jednak nowy proces umożliwia precyzyjną kontrolę częstotliwości, amplitudy i czasu życia tych cząstek kwantowych. Dzieje się to poprzez bezpośrednie wzbudzenie optyczne par magnonów, co skutkuje nietermicznymi zmianami właściwości magnetycznych materiału. Bossini opisuje to zjawisko jako tymczasową modyfikację „magnetycznego DNA” materiału.

Zastosowany materiał hematyt ma interesujące znaczenie historyczne, ponieważ był kiedyś używany w żegludze morskiej do produkcji kompasów. Wyniki badań sugerują, że w temperaturze pokojowej możliwe są indukowane światłem kondensaty Bosego-Einsteina z wysokoenergetycznych magnonów. Mogłoby to umożliwić badania efektów kwantowych bez konieczności stosowania skomplikowanego chłodzenia.

Nadprądy w temperaturze pokojowej

Odrębne, ale powiązane badania przeprowadzone przez fizyków pod kierunkiem profesora dr Burkarda Hillebrandsa z Politechniki w Kaiserslautern przyniosły niedawno przełom. Po raz pierwszy udało im się wykryć nadprąd magnonów w temperaturze pokojowej. W badania zaangażowani byli także fizycy teoretyczni z Izraela i Ukrainy. Ustalenia te mogą znacząco zwiększyć efektywność przyszłego przetwarzania danych.

Te nowe nadprzewodniki wykazują zjawiska kwantowe, które zwykle występują tylko w temperaturach poniżej zera. Hillebrands podkreśla ważną rolę makroskopowych stanów kwantowych w przyszłej technologii, podczas gdy badacze wykorzystują kondensaty Bosego-Einsteina do badania praw świata kwantowego związanych z nadprądami.

Jako cząstki kwantowe fal spinowych w materiałach magnetycznych, magnony można łatwo tworzyć, modyfikować i wykrywać, a jednocześnie zużywają niewiele energii. Postęp ten otwiera nowe zastosowania w badaniach podstawowych i może stanowić alternatywę dla konwencjonalnych technologii półprzewodnikowych.

Fizyka kwantowa i nowe materiały

Ponadto międzynarodowy zespół badawczy, w tym Uniwersytet w Würzburgu, opracował specjalną formę nadprzewodnictwa, która może potencjalnie przyspieszyć rozwój komputerów kwantowych. Nadprzewodniki znane są z przewodzenia prądu elektrycznego bez oporu, co czyni je idealnymi kandydatami na elementy elektroniczne w urządzeniach zaawansowanych technologicznie.

Grupa badawcza skonstruowała element hybrydowy składający się ze stabilnego nadprzewodnika i izolatora topologicznego. Ta kombinacja umożliwia precyzyjną kontrolę właściwości nadprzewodnictwa za pomocą zewnętrznych pól magnetycznych, co prowadzi do egzotycznego stanu, w którym współistnieją nadprzewodnictwo i magnetyzm. Ten nowy projekt mógłby stabilizować bity kwantowe, oferując obiecujące perspektywy dla przyszłych komputerów kwantowych.

Odkrycia w fizyce kwantowej i nowe materiały dokonane przez różne grupy badawcze pokazują, że nauka znajduje się w punkcie zwrotnym. Odkrycia dotyczące magnonów i nadprzewodników oferują nie tylko wgląd w podstawową fizykę, ale także praktyczne zastosowania, które mogą zmienić sposób przetwarzania danych w przyszłości.

To ważne badanie stanowi część większych projektów wspieranych przez różne instytucje i programy finansowania, takie jak Klaster Doskonałości ct.qmat na Uniwersytecie w Würzburgu i Niemiecka Fundacja Badawcza (DFG). Współpraca między międzynarodowymi badaczami może utorować drogę innowacyjnym technologiom w przetwarzaniu danych i obliczeniach kwantowych. Więcej szczegółów na temat tych prac można znaleźć w oryginalnych publikacjach odpowiednich zespołów badawczych.

Więcej informacji znajdziesz w raportach z Uniwersytet w Konstancji, Chemie.de I Uniwersytet w Würzburgu.