کشفی که می تواند الکترونیک و فناوری اطلاعات را متحول کند
به گزارش کمک وب، ترتیب مغناطیسی کروم سولفید برومید را میتوان با تغییر دما مانند یک کلید روشن یا خاموش کرد و این آزمایش جدید می تواند برای الکترونیک و فناوری اطلاعات در آینده متحول کننده باشد.
به گزارش کمک وب به نقل از ایسنا، برمید سولفید کروم (CrSBr) یک ماده جذاب برای دانشمندان است، چونکه می تواند اطلاعات کوانتومی را به روشی که هیچ ماده دیگری قادر به انجام آن نیست، مدیریت کند. این احیانا تنها ماده شناخته شده ای است که از رمزگذاری اطلاعات با استفاده از نور، بار الکتریکی، ارتعاشات مشابه صدا و مغناطیس پشتیبانی می کند. اما اینها تمام قابلیت های آن نیستند، یک مطالعه جدید یک ابرقدرت هیجان انگیز دیگر از این ماده عجیب و غریب را نمایان کرده است.
به نقل از آی ای، دانشمندان کشف کرده اند که خصوصیت های مغناطیسی عجیب برمید سولفید کروم به آن اجازه می دهد تا به صورت مؤثر اکسیتون ها را به دام انداخته و کنترل کند. اکسیتون یک شبه ذره خنثی است که در عایق ها، نیم رساناها و برخی مایعات وجود دارد. نویسندگان مطالعه خاطرنشان کردند: اکسایتون زمانی تشکیل می شود که یک الکترون از حالت انرژی پایه خود در حالت نیمه هادی به حالت انرژی بالاتر منتقل شود و یک «حفره» را پشت سر خود به جای بگذارد. الکترون و حفره با هم ترکیب می شوند و آن حالت جمعی یک اکسایتون است.
این پژوهش نشان داده است که ترتیب مغناطیسی کروم سولفید برومید را میتوان با تغییر دما روشن یا خاموش کرد. این تغییر در مغناطیس بر نحوه رفتار اکسیتون های درون ماده تاثیر می گذارد.
روپرت هوبر (Rupert Huber)، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد فیزیک در دانشگاه رگنسبورگ در آلمان، می گوید: ترتیب مغناطیسی یک دکمه تنظیم جدید برای شکل دادن اکسیتون ها و تعاملات آنها است. این می تواند برای صنعت الکترونیک و فناوری اطلاعات در آینده متحول کننده باشد.
کنترل اکسیتون ها بگونه ای که هیچگاه انجام نشده
اکسایتون ها اهمیت زیادی دارند، چونکه به ما کمک می کنند بفهمیم نور و انرژی چگونه در مواد حرکت می کنند و بخصوص در فناوری هایی مانند سلول های خورشیدی، ال ای دی ها و کامپیوتر های کوانتومی مورد توجه هستند. نویسندگان مطالعه آزمایش جالبی را جهت بررسی رفتار آنها در داخل برمید سولفید کروم انجام دادند.
آنها از پالس های لیزری فوق کوتاه با طول تنها ۲۰ کوادریلیونم ثانیه برای ایجاد اکسیتون ها در داخل برمید سولفید کروم استفاده کردند. سپس، آنها از لیزر دوم استفاده کردند تا اکسیتون ها را به آرامی به حالت های انرژی کمی بالاتر برانند.
چیزی که آنها دریافتند اعجاب انگیز بود. اکسیتون ها به جای داشتن یک سطح انرژی، به دو سطح انرژی متمایز تقسیم شدند و پدیده ای که بعنوان ساختار ظریف شناخته می شود، رخ داد. همینطور مشاهده شد که اکسایتون ها بسته به جهتی که در ماده حرکت می کنند، رفتار متفاوتی داشتند.
بعنوان مثال، در دماهای بسیار سرد، برمید سولفید کروم مغناطیسی می شود. بنابراین، در داخل هر یک از لایه های آن، میدان های مغناطیسی ریز الکترون ها در یک ردیف قرار می گیرند، اما در جهت مخالف از یک لایه به لایه دیگر قرار می گیرند. این حالت «ضد فرومغناطیسی» نامیده می شود. در اینجا، اکسیتون ها در داخل یک لایه به دام افتاده اند و فقط در یک جهت حرکت می کنند.
با این وجود، در دماهای گرم تر، برمید سولفید کروم خاصیت مغناطیسی خویش را از دست می دهد و گرما سبب می شود که اسپین الکترون در جهت های تصادفی باشد. در این حالت، اکسیتون ها دیگر محدود نمی شوند. آنها در چندین لایه پخش می شوند و آزادانه در همه جهات حرکت می کنند و رفتار سه بعدی از خود نشان می دهند.
اسپین از خاصیت های بنیادی ذرات زیراتمی است که معادل کلاسیک ندارد و یک خاصیت کوانتومی به شمار می آید.
این توانایی به دام انداختن یا آزاد کردن اکسیتون ها بر مبنای دما یا میدان های مغناطیسی مانند چرخاندن یک کلید مغناطیسی است. این یک راه قدرتمند برای کنترل جریان اطلاعات در سیستم های کوانتومی را نشان داده است.
ماتیاس فلوریان (Matthias Florian)، یکی از اعضای گروه تحقیقاتی تصریح کرد: از آنجاییکه درجات آزادی الکترونیکی، فوتونیک و اسپین بشدت در هم تنیده شده اند، جابه جایی بین حالت مغناطیسی و غیر مغناطیسی می تواند بعنوان یک راه بسیار سریع برای تبدیل اطلاعات کوانتومی مبتنی بر فوتون و اسپین عمل کند.
مرحله بعدی تبدیل اطلاعات است
حالا هدف نویسندگان این مطالعه بررسی اینست که آیا اکسایتون ها می توانند بعنوان پلی برای انتقال اطلاعات کوانتومی بین سیستم های فیزیکی مختلف عمل کنند یا خیر. بعنوان مثال، آیا میتوان پیامی را که بوسیله ی یک اکسایتون حمل می شود، به اسپین الکترون منتقل کرد؟
این مهم می باشد، چونکه اگر دانشمندان بتوانند اطلاعات کوانتومی را به آرامی بین فوتون ها، اکسایتون ها و اسپین های الکترون به هم تبدیل کنند، سیستم های کوانتومی بسیار متنوع تر می شوند و فرصت های جدیدی برای ساخت فناوری های پیشرفته تر ممکن می شود.
این مطالعه در مجله Nature Materials انتشار یافته است.
منبع: كمك وب
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان کمک وب در مورد این مطلب
نظر شما در مورد این مطلب کمک وب
نام:
ایمیل:
نظر:
سوال:
= ۲ بعلاوه ۳