Истраживачи са Универзитета у Базелу и ЕТХ у Цириху успели су да промене поларитет специјалног феромагнета помоћу ласерског зрака. У будућности, овај метод би се могао користити за креирање прилагодљивих електронских кола са светлом.
У феромагнету делују комбиноване силе. Да би игла компаса усмеравала на север или да би се магнет за фрижидер залепио за врата фрижидера, безброј електрона се окреће унутар њих, од којих сваки ствара само сићушно магнетно поље, сви морају да се поређају у истом правцу. Ово се дешава кроз интеракције између спинова, који морају бити јачи од неуређеног топлотног кретања унутар феромагнета. Ако је температура материјала испод критичне вредности, он постаје феромагнетичан.
Супротно томе, да би се променио поларитет феромагнета, обично га треба прво загрејати изнад његове критичне температуре. Спинови електрона се тада могу преоријентисати, а након хлађења, магнетно поље феромагнета на крају показује у другом правцу.
Тим истраживача на челу са проф. др Томашом Смолењским са Универзитета у Базелу и проф. др Атачем Имамоглуом са ЕТХ у Цириху је сада успео да доведе до такве пре-оријентације користећи само светлост-без икаквог грејања. Објавили су своје резултате уПрирода.
Интеракције и топологија
„Оно што је узбудљиво у нашем раду је то што комбинујемо три велике теме из модерне физике кондензоване материје у једном експерименту: снажне интеракције између електрона, топологије и динамичке контроле“, каже Имамоглу.
Да би ово постигли, истраживачи су користили посебан материјал који се састоји од два танка слоја плочице-од органског полупроводника молибден дителурида, који су благо уврнути један у односу на други.
У таквим материјалима могу да се формирају-такозвана тополошка стања. Једноставно говорећи, тополошка стања се могу окарактерисати на основу тога како изгледају: лопта (без рупе) или крофна (једна рупа). Важно је да се лопта не може једноставном деформацијом претворити у крофну, што значи да су тополошка стања недвосмислено и трајно дефинисана.
У новим експериментима које су{0}}су надгледали Смоленски и Имамоглу, електрони су могли да се подесе између таквих тополошких стања која су изолациона и металних стања која су проводна. Занимљиво је да интеракције узрокују да се спинови електрона у оба стања поравнају паралелно једно са другим, претварајући материјал у феромагнет.
„Наш главни резултат је да можемо да користимо ласерски импулс да променимо колективну оријентацију спинова“, каже Оливиер Хубер, др. студент на ЕТХ, који је експерименте извео заједно са својим колегом Килијаном Кулбродом и Томашем Смоленским. Пре неколико година то је већ рађено за појединачне електроне, али сада је постигнуто „пребацивање“ или промена поларитета целог феромагнета.
„Ово пребацивање је било трајно и, штавише, топологија утиче на динамику пребацивања“, каже Смоленски.
Откријте најновије у науци, технологији и свемиру са преко100.000 претплатникакоји се ослањају на Пхис.орг за свакодневне увиде. Пријавите се за наш бесплатни билтен и добијајте новости о открићима, иновацијама и истраживањима која су важна-дневно или недељно.
Претплатите се
Динамичко управљање феромагнетом
На овај начин ласерски импулс се може користити и за цртање нових граничних линија унутар којих се налази тополошко феромагнетно стање. Ово се може радити више пута, тако да је могућа динамичка контрола тополошких и феромагнетних својстава.
Да би показали да је мали феромагнет, величине само неколико микрометара, заправо променио поларитет, истраживачи су измерили рефлексију другог, много слабијег ласерског зрака. Ова рефлексија је открила оријентацију спинова електрона.
„У будућности ћемо моћи да користимо наш метод за оптичко писање произвољних и прилагодљивих тополошких кола на чипу“, каже Смоленски. Овај приступ би се затим могао користити за стварање сићушних интерферометара, помоћу којих се могу мерити изузетно мала електромагнетна поља.
