Basel Üniversitesi ve Zürih'teki ETH'deki araştırmacılar, lazer ışını kullanarak özel bir ferromıknatısın polaritesini değiştirmeyi başardılar. Gelecekte bu yöntem ışıkla uyarlanabilir elektronik devreler oluşturmak için kullanılabilir.
Bir ferromıknatısta birleşik kuvvetler iş başındadır. Pusula iğnesinin kuzeyi göstermesi veya buzdolabı mıknatısının buzdolabı kapısına yapışması için içlerinde dönen sayısız elektronun her biri yalnızca küçük bir manyetik alan oluşturur ve hepsinin aynı yönde sıralanması gerekir. Bu, ferromıknatısın içindeki düzensiz termal hareketten daha güçlü olması gereken dönüşler arasındaki etkileşimler yoluyla gerçekleşir. Malzemenin sıcaklığı kritik bir değerin altındaysa ferromanyetik hale gelir.
Tersine, bir ferromıknatısın polaritesini değiştirmek için genellikle ilk önce onu kritik sıcaklığının üzerine ısıtmak gerekir. Elektron dönüşleri daha sonra kendilerini yeniden yönlendirebilir ve soğuduktan sonra ferromıknatısın manyetik alanı sonunda farklı bir yöne işaret eder.
Basel Üniversitesi'nden Prof. Dr. Tomasz Smoleński ve Zürih'teki ETH'den Prof. Dr. Ataç İmamoğlu liderliğindeki araştırmacılardan oluşan bir ekip, artık herhangi bir ısıtma olmadan yalnızca ışık kullanarak-böyle bir yeniden yönlendirmeyi gerçekleştirmeyi başardı. Sonuçlarını yayınladılarDoğa.
Etkileşimler ve topoloji
İmamoğlu, "Çalışmamızın heyecan verici yanı, modern yoğun madde fiziğinin üç büyük konusunu tek bir deneyde birleştirmemiz: elektronlar arasındaki güçlü etkileşimler, topoloji ve dinamik kontrol" diyor.
Bunu başarmak için araştırmacılar, birbirine göre hafifçe bükülmüş iki ince organik yarı iletken molibden ditellürid katmanından oluşan özel bir malzeme kullandılar.
Bu tür malzemelerde-topolojik durumlar adı verilen durumlar oluşabilir. Basitçe söylemek gerekirse, topolojik durumlar neye benzediklerine göre karakterize edilebilir: bir top (deliksiz) veya bir çörek (tek delik). Daha da önemlisi, bir top basit bir deformasyonla çörek haline getirilemez; bu, topolojik durumların kesin ve kalıcı olarak tanımlandığı anlamına gelir.
Smoleński ve İmamoğlu'nun ortak danışmanlığında- yapılan yeni deneylerde, elektronlar yalıtkan topolojik durumlar ile iletken olan metalik durumlar arasında ayarlanabildi. Dikkat çekici bir şekilde etkileşimler, her iki durumdaki elektron dönüşlerinin birbirine paralel hizalanmasına neden olarak malzemeyi bir ferromıknatısa dönüştürür.
Ph.D. Olivier Huber, "Temel sonucumuz, dönüşlerin kolektif yönünü değiştirmek için bir lazer darbesi kullanabilmemizdir" diyor. Deneyleri meslektaşı Kilian Kuhlbrodt ve Tomasz Smoleński ile birlikte yürüten ETH öğrencisi. Birkaç yıl önce bu, tek elektronlar için zaten yapılmıştı, ancak şimdi tüm ferromıknatısın "değişimi" veya polarite değişimi başarıldı.
Smoleński, "Bu geçiş kalıcıydı ve ayrıca topoloji, anahtarlama dinamiklerini etkiliyor" diyor.
Bilim, teknoloji ve uzaydaki en son gelişmeleri keşfedin100.000 aboneGünlük içgörüler için Phys.org'a güvenenler. Ücretsiz bültenimize kaydolun ve önemli buluşlar, yenilikler ve araştırmalarla ilgili güncellemeler alın-günlük veya haftalık.
Abone
Ferromıknatısın dinamik kontrolü
Bu şekilde lazer darbesi, içinde topolojik ferromanyetik durumun yer aldığı yeni sınır çizgileri çizmek için de kullanılabilir. Bu tekrar tekrar yapılabilir, böylece topolojik ve ferromanyetik özelliklerin dinamik kontrolü mümkün olur.
Araştırmacılar, yalnızca birkaç mikrometre boyutunda olan minik ferromıknatısın polaritesini gerçekten değiştirdiğini göstermek için, çok daha zayıf olan ikinci bir lazer ışınının yansımasını ölçtüler. Bu yansıma elektron dönüşlerinin yönünü ortaya çıkardı.
Smoleński, "Gelecekte, isteğe bağlı ve uyarlanabilir topolojik devreleri bir çip üzerine optik olarak yazmak için yöntemimizi kullanabileceğiz" diyor. Bu yaklaşım daha sonra son derece küçük elektromanyetik alanların ölçülebildiği küçük girişimölçerler oluşturmak için kullanılabilir.
