[ad_1]
Potencjał technologii kwantowej jest ogromny, ale obecnie jest w dużej mierze ograniczony do ekstremalnie zimnych środowisk laboratoriów. Teraz naukowcom z Uniwersytetu Sztokholmskiego, Nordyckiego Instytutu Fizyki Teoretycznej i Uniwersytetu Ca’ Foscari w Wenecji udało się po raz pierwszy zademonstrować, w jaki sposób światło laserowe może indukować zachowanie kwantowe w temperaturze pokojowej – i sprawiać, że materiały niemagnetyczne stają się magnetyczne. Oczekuje się, że przełom ten utoruje drogę do szybszych i bardziej energooszczędnych komputerów, transferu informacji i przechowywania danych.
Oczekuje się, że w ciągu kilku dekad rozwój technologii kwantowej zrewolucjonizuje kilka najważniejszych obszarów życia społecznego i utoruje drogę do zupełnie nowych możliwości technologicznych w komunikacji i energetyce. Szczególnie interesujące dla badaczy w tej dziedzinie są osobliwe i dziwaczne właściwości cząstek kwantowych – które całkowicie odbiegają od praw fizyki klasycznej i mogą sprawić, że materiały staną się magnetyczne lub nadprzewodzące. Lepsze zrozumienie tego, jak i dlaczego powstają tego typu stany kwantowe, ma na celu umożliwienie kontrolowania i manipulowania materiałami w celu uzyskania właściwości mechaniki kwantowej.
Jak dotąd naukowcy byli w stanie wywoływać zachowania kwantowe, takie jak magnetyzm i nadprzewodnictwo, tylko w ekstremalnie niskich temperaturach. Dlatego potencjał badań kwantowych jest nadal ograniczony do środowisk laboratoryjnych.
Teraz zespół badawczy z Uniwersytetu Sztokholmskiego i Nordyckiego Instytutu Fizyki Teoretycznej (NORDITA)* w Szwecji, Uniwersytetu Connecticut i Narodowego Laboratorium Akceleratora SLAC w USA, Narodowego Instytutu Materiałoznawstwa w Tsukubie w Japonii, Elettra-Sincrotrone Trieste, Uniwersytetu „Sapienza” w Rzymie i Uniwersytetu Ca’ Foscari w Wenecji we Włoszech, jako pierwszy na świecie zademonstrował w eksperymencie, w jaki sposób światło laserowe może indukować magnetyzm w niemagnetycznym materiale w temperaturze pokojowej. W badaniu opublikowanym w NatureBadacze poddali materiał kwantowy tytanian strontu działaniu krótkich, ale intensywnych wiązek laserowych o szczególnej długości fali i polaryzacji, aby wywołać magnetyzm.
„Innowacyjność tej metody polega na tym, że światło porusza atomy i elektrony w tym materiale w ruchu kołowym, generując prądy, które sprawiają, że jest on magnetyczny jak magnes w lodówce. Udało nam się to osiągnąć dzięki opracowaniu nowego źródła światła w dalekiej podczerwieni o polaryzacji w kształcie „korkociągu”. Po raz pierwszy byliśmy w stanie wywołać i wyraźnie zobaczyć, jak materiał staje się magnetyczny w temperaturze pokojowej w eksperymencie. Co więcej, nasze podejście pozwala na tworzenie materiałów magnetycznych z wielu izolatorów, podczas gdy magnesy są zwykle wykonane z metali. W dłuższej perspektywie otwiera to zupełnie nowe zastosowania w społeczeństwie” – mówi kierownik badań Stefano Bonetti z Uniwersytetu Sztokholmskiego i Uniwersytetu Ca’ Foscari w Wenecji
Metoda ta opiera się na teorii „dynamicznej multiferroiczności”, która przewiduje, że gdy atomy tytanu zostaną „poruszone” kołowo spolaryzowanym światłem w tlenku opartym na tytanie i stroncie, powstanie pole magnetyczne. Jednak dopiero teraz teorię tę można potwierdzić w praktyce. Oczekuje się, że przełom będzie miał szerokie zastosowanie w kilku technologiach informatycznych.
„Otwiera to drogę do ultraszybkich przełączników magnetycznych, które można wykorzystać do szybszego przesyłania informacji i znacznie lepszego przechowywania danych, a także do komputerów, które są znacznie szybsze i bardziej energooszczędne” – mówi Alexander Balatsky, profesor fizyki w NORDITA.
W rzeczywistości wyniki zespołu zostały już powtórzone w kilku innych laboratoriach, a publikacja w tym samym numerze Nature pokazuje, że podejście to można wykorzystać do zapisu, a tym samym przechowywania informacji magnetycznych. Nowy rozdział w projektowaniu nowych materiałów wykorzystujących światło został otwarty.
[ad_2]