אור לייזר הופך חומר למגנטי - עולם הפיזיקה

פולסים של אור לייזר יכולים לגרום לכל חומר - כולל מבודדים - לפתח מומנט מגנטי גדול יחסית. השפעה זו, שהוכחה לראשונה על ידי צוות בינלאומי של חוקרים, מראה שאור לייזר יכול לגרום להתנהגות קוונטית אפילו בטמפרטורת החדר, לא רק בתנאים הקרים ביותר הנדרשים בדרך כלל. למרות שהיא מעניינת בעיקר את המדע הבסיסי, הטכניקה יכולה לכלול גם יישומים לאחסון נתונים מגנטי מהיר ויעיל יותר.

בניסויים שלהם, סטפנו בונטי of אוניברסיטת שטוקהולם ו אוניברסיטת Ca 'Foscari בוונציה ועמיתים התחילו עם רעיון פשוט יחסית. על ידי הפעלת אור לייזר שהוא גם מקוטב מעגלי - כלומר, הקיטוב שלו מתחקה אחר צורה דמוית חולץ פקקים בזמן שהוא מתפשט - וגם מהדהד עם התדירות של תנודות אטומיות בתוך חומר, הם חשבו שהם יכולים להניע את התנודות האלה בתבנית מעגלית. ובכך לגרום לרגע מגנטי.

החוקרים קיבלו עידוד בחשיבתם על ידי מחקר תיאורטי, שחזה כי אטומים הנעים בתבניות מעגליות אכן יכולים לגרום למגנטיזציה כמעט בכל חומר. "בהתחשב במומחיות שלי במגנטיות והחקירות האחרונות שלי בדינמיקה של פונון (תנודות סריג), האמנתי שהמעבדה שלי תהיה סביבה אידיאלית להתנסות עם הרעיון הזה", אומר בונטי.

מקור אור מקוטב משרה רגעים מגנטיים גדולים

לפני שהם יכלו להתחיל, החוקרים היו צריכים לפתח מקור אור מקוטב חדש עם תדר בתחום הטרה-הרץ (אינפרא אדום רחוק). ברגע שהמקור היה מוכן, הם השתמשו בו כדי לירות פולסים קצרים ואינטנסיביים על דגימה של סטרונציום טיטנאט (SrTiO₃). בטמפרטורת החדר, חומר זה הוא דיאמגנט פאראלקטרי עם מבנה סריג פרוסקיט מעוקב. החוקרים בחרו בו מכיוון שחלק מהאטומים שלו רוטטים בתדרים של טרה-הרץ - במיוחד ב-3 THz עם רוחב פס של 0.5 THz.

הצוות מצא כי פעימות האור הללו גרמו לתופעה המכונה מולטי-פראיות דינמית. Multiferroicity מתרחשת כאשר למספר מאפיינים של חומר לכל אחד יש מצבים מועדפים משלהם. לדוגמה, לחומר מולטי-פרואיק עשויים להיות מומנטים מגנטיים המצביעים לכיוון אחד, ומטען חשמלי שזז גם הוא לכיוון מסוים. חשוב לציין ששתי התופעות אינן תלויות זו בזו.

למרות שתיאוריה חזתה, תופעה זו מעולם לא הוכחה בניסוי. Bonetti מדווח כי הניסוי הניב גם הפתעה: המומנטים המגנטיים המושרים בחומר היו גדולים פי 10 ממה שהתיאוריה חוזה.

יישומי אחסון נתונים מגנטיים

החוקרים אומרים שהתגליות שלהם יכולות למצוא שימוש בטכנולוגיות אחסון נתונים מגנטיים, שבהן יש עניין רב בשיטות חדשות לקידוד מידע מגנטי. הסיבה לכך היא שניתן להחליף תחומים מגנטיים על ידי שדה חשמלי מהיר, בעל הספק נמוך יותר, במקום על ידי זרם חשמלי (תהליך עתיר אנרגיה ואיטי יחסית) כפי שתחומים קונבנציונליים.

הצוות, הכולל גם מדענים מה- המכון הנורדי לפיזיקה תיאורטית (NORDITA) בשוודיה; ה אוניברסיטת קונטיקט ו המעבדה הלאומית לאיצטדיון SLAC בארצות הברית; ה אלטרה-סינקרוטרון טריאסטה ו אוניברסיטת 'סאפיינזה' ברומא, שניהם באיטליה; וה המכון הלאומי למדעי החומרים בצוקובה, יפן, פועלת כעת כדי להבין טוב יותר את הפיזיקה של רב-פראיות דינמית. "זה יהיה חיוני לשליטה טובה יותר באפקט", אומר Bonetti עולם הפיזיקה. "אנו גם שואפים להפוך את האפקט לתמידי יותר, מכיוון שכרגע הוא מתרחש רק בזמן שאור הלייזר פעיל."

הניסויים מתוארים ב טבע.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/laser-light-makes-a-material-magnetic/