Терагерцовые импульсы создают сильные магниты
Графеновый электромагнит
Терагерцовые импульсы превращают углеродные слои в удивительно сильные магниты.
Международная исследовательская группа смогла добавить еще одну грань к разнообразным свойствам графена с помощью экспериментов в Центре Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR). Под руководством Университета Дуйсбург-Эссен исследователи бомбардировали микрометровые диски графена короткими терагерцовыми импульсами.Крошечные кусочки на короткое время превратились в удивительно сильные магниты. В будущем открытие может быть полезно для разработки будущих магнитных переключателей и памяти.
Графен, открытый только в 2004 году, помимо прочего, очень хорошо проводит электричество. Именно этим и воспользовались международные исследователи из Германии, Польши, Индии и США: используя признанные полупроводниковые технологии, они поместили тысячи крошечных кусочков графена микрометрового размера на небольшой чип. Затем они бомбардировали этот чип короткими терагерцовыми вспышками лазера на свободных электронах FELBE. «Крошечные графеновые диски на короткое время стали электромагнитами», — говорит Стефан Виннерл. «Мы смогли генерировать магнитные поля в диапазоне 0,5 Тесла, что примерно в десять тысяч раз превышает магнитное поле Земли». Это были короткие магнитные импульсы, длительностью всего около десяти пикосекунд.
Для этого успеха терагерцовые вспышки должны были иметь круговую поляризацию. Специальная оптика изменила направление вибрации излучения так, что оно двигалось в пространстве, как винт. Когда эти молнии с круговой поляризацией попали в графеновые диски микрометрового размера, произошел решающий эффект: под воздействием излучения подвижные электроны в дисках начали вращаться по орбитам. Поскольку циркулирующий ток всегда создает магнитное поле, графеновые диски превратились в крошечные электромагниты.
«Идея на самом деле довольно проста», — говорит Мартин Миттендорф из Университета Дуйсбург-Эссен. «Оглядываясь назад, мы удивляемся, что кто-то не сделал этого раньше». более эффективным. Первоначально новое явление можно было бы использовать для научных экспериментов, в которых образцы материалов подвергаются воздействию коротких, но сильных магнитных импульсов, чтобы более детально изучить свойства материала. «В нашем процессе магнитное поле не меняет свою полярность, как во многих других методах», — объясняет Виннерл. «Поэтому он остается однополярным».
В долгосрочной перспективе крошечные магнитные кусочки могут даже подойти для некоторых будущих технологий: поскольку они генерируются ультракороткими вспышками излучения, графеновые диски могут осуществлять чрезвычайно быстрые и точные процессы магнитного переключения. Это может быть интересно, например, для технологии магнитных накопителей, а также для спинтроники. Здесь в процессоре больше не должны течь заряды, а должны передаваться слабые магнитные поля в виде электронных спинов. Это могло бы существенно ускорить процессы переключения. Диски из графена можно будет использовать в качестве переключаемых электромагнитов, которые можно будет использовать для управления будущими чипами спинтроники.
Однако экспертам придется изобрести очень маленькие, очень миниатюрные терагерцовые источники — впереди еще долгий путь. «Вы не можете использовать полноценный лазер на свободных электронах, как в нашем эксперименте», — говорит Стефан Виннерл. «Но, по крайней мере: для будущих научных экспериментов должно быть достаточно источников излучения, которые помещаются на лабораторном столе». И такие гораздо более компактные терагерцовые источники уже можно найти в некоторых исследовательских институтах.
https://pro-physik.de/nachrichten/elektromagnet-aus-graphen
Залишається один крок, терагерцеві імпульси + металевій провідник = електричний струм (потік електрино).
Новые цели: физики
из Массачусетского технологического института напрямую стимулировали
атомы в антиферромагнитном материале с помощью терагерцового лазера,
источника света, который колеблется более триллиона раз в секунду. Их
результаты предоставляют новый способ управления и переключения
антиферромагнитных материалов, которые представляют интерес из-за их
потенциала для продвижения технологий обработки информации и чипов
памяти.
Чтобы подтвердить, что импульс вызвал изменение магнетизма материала, авторы также направили на образец два лазера ближнего инфракрасного диапазона, каждый с противоположной круговой поляризацией.
Если бы терагерцовый импульс не оказал никакого эффекта, они не увидели бы никакой разницы в интенсивности передаваемых инфракрасных лазеров.
«Простое наблюдение разницы говорит нам о том, что материал больше не является исходным антиферромагнетиком, и что мы создаем новое магнитное состояние, по сути, используя терагерцовый свет для встряхивания атомов», — сказал доктор Батыр Ильяс из Массачусетского технологического института.
В ходе повторных экспериментов группа наблюдала, что терагерцовый импульс успешно переводил ранее антиферромагнитный материал в новое магнитное состояние — переход, который сохранялся на удивление долго, в течение нескольких миллисекунд, даже после выключения лазера.
«Люди уже наблюдали подобные индуцированные светом фазовые переходы в других системах, но обычно они длятся очень короткое время, порядка пикосекунды, что составляет одну триллионную долю секунды», — сказал профессор Гедик.
Комментарии
Отправить комментарий