Revolucionarna tehnologija razsvetljave: Odkrite nove poti v raziskavah materialov!

Revolucionarna tehnologija razsvetljave: Odkrite nove poti v raziskavah materialov!

Skupina fizikov z Univerze v Konstanzu, ki jo vodi Davide Bossini, je razvila izjemno metodo, ki omogoča spreminjanje lastnosti materialov s pomočjo svetlobe. Cilj te inovativne tehnike je vzbuditi magnetna stanja v materialih, kar bi lahko revolucioniralo prenos in shranjevanje informacij pri sobni temperaturi v območju terahercev. To bi lahko bilo ključnega pomena za prihodnost podatkovnih tehnologij.

Postopek temelji na široko dostopnih, naravno pridelanih kristalih, zlasti hematitu, in ne zahteva redkih materialov. Ta raziskava, objavljena junija 2025, je bila podrobno predstavljena v reviji “Science Advances”. Zamisel o uporabi magnonov, kolektivnih vrtilnih vzbujanj v magnetnih materialih, kot nosilcev informacij izpolnjuje vse večje povpraševanje po novih tehnologijah za obdelavo velikih količin podatkov.

Tehnološke inovacije skozi magnone

Do sedaj je bilo mogoče magnone vzbujati le v svojih najnižjih frekvenčnih stanjih. Vendar pa novi postopek omogoča natančen nadzor frekvence, amplitude in življenjske dobe teh kvantnih delcev. To se zgodi z neposrednim optičnim vzbujanjem magnonskih parov, kar ima za posledico netoplotne spremembe magnetnih lastnosti materiala. Bossini ta pojav opisuje kot začasno spremembo "magnetne DNK" materiala.

Hematit, uporabljeni material, ima zanimiv zgodovinski pomen, saj so ga nekoč uporabljali v pomorstvu za kompase. Rezultati raziskave kažejo, da so svetlobno inducirani Bose-Einsteinovi kondenzati iz visokoenergijskih magnonov možni pri sobni temperaturi. To bi lahko omogočilo raziskave kvantnih učinkov brez kompleksnega hlajenja.

Supertokovi pri sobni temperaturi

Ločena, a sorodna raziskava fizikov pod vodstvom profesorja dr. Burkarda Hillebrandsa na Tehnični univerzi v Kaiserslauternu je nedavno dosegla preboj. Prvič so lahko zaznali supertok magnonov pri sobni temperaturi. V to študijo so bili vključeni tudi teoretični fiziki iz Izraela in Ukrajine. Te ugotovitve bi lahko znatno povečale učinkovitost prihodnje obdelave podatkov.

Ti novi superprevodniki kažejo kvantne pojave, ki se običajno pojavijo le pri temperaturah pod lediščem. Hillebrands izpostavlja pomembno vlogo makroskopskih kvantnih stanj v tehnologiji prihodnosti, medtem ko raziskovalci uporabljajo Bose-Einsteinove kondenzate za raziskovanje zakonov kvantnega sveta, povezanih s supertokovi.

Kot kvantne delce spinskih valov v magnetnih materialih je magnone enostavno ustvariti, spremeniti in zaznati, hkrati pa porabijo malo energije. Ta napredek odpira nove aplikacije v osnovnih raziskavah in bi lahko predstavljal alternativo običajnim polprevodniškim tehnologijam.

Kvantna fizika in novi materiali

Poleg tega je mednarodna raziskovalna skupina, vključno z Univerzo v Würzburgu, razvila posebno obliko superprevodnosti, ki bi potencialno lahko pospešila razvoj kvantnih računalnikov. Superprevodniki so znani po prevajanju elektrike brez upora, zaradi česar so idealni kandidati za elektronske komponente v visokotehnoloških napravah.

Raziskovalna skupina je izdelala hibridno komponento iz stabilnega superprevodnika in topološkega izolatorja. Ta kombinacija omogoča, da se superprevodne lastnosti natančno nadzorujejo z zunanjimi magnetnimi polji, kar vodi v eksotično stanje, v katerem superprevodnost in magnetizem sobivata. Ta nova zasnova bi lahko stabilizirala kvantne bite in ponudila obetavne možnosti za prihodnje kvantne računalnike.

Odkritja v kvantni fiziki in novi materiali različnih raziskovalnih skupin kažejo, da je znanost na prelomnici. Ugotovitve o magnonih in superprevodnikih ne ponujajo le vpogleda v temeljno fiziko, temveč tudi praktične aplikacije, ki bi lahko spremenile način obdelave podatkov v prihodnosti.

Ta pomembna raziskava je del večjih projektov, ki jih podpirajo različne ustanove in programi financiranja, kot sta Grozd odličnosti ct.qmat na Univerzi v Würzburgu in Nemška raziskovalna fundacija (DFG). Sodelovanje med mednarodnimi raziskovalci bi lahko utrlo pot inovativnim tehnologijam na področju obdelave podatkov in kvantnega računalništva. Več podrobnosti o tem delu je na voljo v izvirnih publikacijah ustreznih raziskovalnih skupin.

Za več informacij preberite poročila iz Univerza v Konstanzu, Chemie.de in Univerza v Würzburgu.