Kiinteiden magneettitilojen ultralyhyt laserpulssimanipulaatio määrittelee uudelleen ymmärryksen optomagneettisesta dynamiikasta

Äskettäin tehty tutkimus on osoittanut toistaiseksi tuntemattoman valon ja magnetismin välisen suhteen. Tämä löytö tarjoaa tehokkaan tien ultranopean valoohjatun tallennustekniikan ja luovan optomagneettisen anturitekniikan tulevalle syntymiselle, mikä saattaa mullistaa tavan mitkä laitteet valmistetaan ja kuinka tiedot tallennetaan useiden sektoreiden kesken.

Tutkimus on peräisin Jerusalemin heprealaisen yliopiston soveltavan fysiikan ja sähkötekniikan instituutin Spintronics-laboratorion professorin ja johtajan Amir Kapuan tutkimusryhmältä. Tutkimus paljastaa prosessin, jolla lasersäde manipuloi kiinteän aineen magneettista tilaa, mikä merkitsee paradigman muutosta ihmisten ymmärtämisessä valon ja magneettisten materiaalien vuorovaikutuksesta.
(Paradigman muutos: on syvällinen muutos, joka sisältää perustavanlaatuisen muutoksen ajattelumalleissa, arvoissa ja tietämistavoissa. Kuten muutos teoreettisissa kehyksissä tai teoreettisissa järjestelmissä tieteessä, paradigman muutos edellyttää asioiden ymmärtämisen uudelleen tutkimista ja Se edellyttää meidän olemassa olevien käsitteiden, teorioiden ja käytäntöjen perusteellista uudelleenarviointia, mikä puolestaan ​​edistää alaa kokonaisuutena.)
Maailma, jossa valo ja magnetismi tanssivat yhdessä
Kuten me kaikki tiedämme, valo ja magnetismi näyttävät olevan kaksi hyvin erilaista fysikaalista ilmiötä, mutta itse asiassa ne liittyvät läheisesti toisiinsa. Valo, näkymätön energian lähde, voi hetkessä matkustaa tuhansia kilometrejä; ja magnetismi, salaperäinen voimakenttä, voi ohjata esineitä liikkumaan suunnatulla tavalla. Heidän välinen vuorovaikutus on kuin tanssijien hiljaista yhteistyötä, hiljaista mutta täynnä voimaa.
Valo aalto-hiukkaskaksisuus voi liikkua valon nopeudella ja siirtää energiaa. Magnetismi puolestaan ​​​​on voimakenttä, joka syntyy, kun elektronit pyörivät atomin ytimen ympäri. Mutta kun valo kohtaa magnetismin, tapahtuu jotain ihmeellistä. Valo voi laukaista magneettisen reaktion, ja magnetismi voi vaikuttaa valon etenemiseen. On kuin heidän välillään olisi näkymätön side, joka vaikuttaa ja on vuorovaikutuksessa keskenään.
Tämä vuorovaikutus on vieläkin merkittävämpi mikroskooppisessa maailmassa. Kun fotoni kohtaa magneetin, näiden kahden välillä on outo resonanssi. Tämä resonanssi ei ole yksinkertaista energian vaihtoa, vaan syvempää keskinäisen tunkeutumisen ja integraation tasoa. Yhdessä he rakentavat monimutkaisen ja organisoidun sähkömagneettisen kentän, joka mahdollistaa kaiken maailmankaikkeuden yhdistämisen.
Tämä yhteys, joka ei ole olemassa vain mikrokosmuksessa, ulottuu myös makrokosmukseen. Elämässämme valoa ja magnetismia käytetään kaikkialla. Kompasseista matkapuhelimiin, televisioista tietokoneisiin valon ja magnetismin välinen vuorovaikutus on välttämätön taustalla. Ne mahdollistavat tiedon välittämisen ja maailman toiminnan.
Nopeasti värähtelevien valoaaltojen kyky manipuloida magneetteja
Fyysisten perusvuorovaikutusten uudelleenmäärittely
Yllättäen tämä uusi tutkimus määrittelee uudelleen ymmärryksen valomagneettien vuorovaikutuksesta ja edustaa suurta harppausta ihmisen ymmärtämisessä fotomagneettisesta dynamiikasta.
Ryhmän löytö paljastaa uuden teorian: nopeasti värähtelevien valoaaltojen magneettikomponentin kyky manipuloida magneetteja määrittelee uudelleen perustavanlaatuiset fyysiset vuorovaikutukset, jotka ovat jo pitkään jääneet huomiotta, koska magneetit reagoivat hitaammin kuin valosäteily. Aikaisemmin, kun magneettiset materiaalit ja optinen säteily olivat täydellisessä tasapainossa, näiden kahden välinen vuorovaikutus varmistettiin. Mutta tähän asti valosäteilyn ja epätasapainoisten magneettisten materiaalien välistä suhdetta on kuvattu vain hyvin lyhyesti.
On selvää, että tutkimusryhmä väittää, että magneettisten materiaalien amplitudin, taajuuden ja energian absorption välillä on yksinkertainen matemaattinen suhde, joka kuvaa vuorovaikutuksen voimakkuutta. Tämä oivallus saavutetaan käyttämällä periaatteita, jotka ovat vakiintuneet kvanttilaskennan ja kvanttioptiikan yhteisöissä, mutta eivät spintroniikka- ja magnetismiyhteisöissä
Kvanttilaskennan ja kvanttioptiikan perusperiaate on uusi tapa käyttää kvanttimekaniikan ominaisuuksia ja lakeja tiedon käsittelyssä ja siirrossa. Tämä uusi tapa voi auttaa meitä saavuttamaan tehokkaampia ja tehokkaampia tiedonkäsittely- ja laskentavalmiuksia sekä auttaa meitä ymmärtämään ja hyödyntämään paremmin valon käyttäytymistä.
Kvanttilaskennassa käytämme laskennan perusyksikkönä kvanttibittiä, jolla on erityinen kyky olla kahdessa tilassa, 0 ja 1, samanaikaisesti, jota kutsutaan superpositiotilaksi. Tätä superpositiotilaominaisuutta hyödyntämällä voimme suorittaa tehokkaampaa ja tehokkaampaa tiedonkäsittelyä ja laskentaa.
Ja kvanttioptiikassa tutkimme valon käyttäytymistä ja ominaisuuksia kvanttitasolla. Kvanttimekaniikan kielellä voidaan kuvata ilmiöitä, kuten valon hiukkasluonne, interferenssi ja valon diffraktio. Näiden tutkimusten avulla voimme ymmärtää paremmin valon käyttäytymistä ja käyttää tätä ymmärrystä uusien teknologioiden ja sovellusten kehittämiseen.
Siksi tutkimusryhmä käytti kvanttifysiikan käsitteitä tutkiakseen epätasapainotiloja magneettisissa materiaaleissa, samalla kun se osoitti perusajatuksen, että magneetit voivat reagoida valoon lyhyessä ajassa. Riittävän voimakkailla ultralyhyillä laserpulsseilla magnetointi voi reagoida optisen jakson sisällä, joten on tarpeen ottaa huomioon vain LLG-yhtälö (LLG-yhtälö on perusyhtälö, joka kuvaa magneettien dynaamista käyttäytymistä, ja sitä käytetään laajalti magnetismissa, sähkömagnetismissa, ja muut kentät.) optisessa magneettikentässä voidaan saavuttaa magnetoinnin optinen ohjaus.
Tällä johtopäätöksellä on suuri vallankumouksellinen merkitys ja se tasoittaa tietä optisesti ohjattujen nopeiden tallennustekniikoiden, erityisesti magnetoresistiivisen hajasaantimuistin (MRAM) ja innovatiivisten optisten antureiden kehittämiselle.