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研究人员通过光学振动磁体的原子晶格来佐伯硷美控制磁体的状态

物理学 2022-08-02 23:59:14

代尔夫特理工大学 光学振动原子后出现的新磁序的艺术视图

有序的蓝色和红色原子和自旋代表了新的磁性顺序

信用:TU Delft 由代尔夫特理工大学的研究人员领导的一个国际小组已经成功地通过光学振动来操纵磁性材料的磁性状态

整个过程发生在不到几皮秒的极短时间内

在当前技术效率趋势停滞的时代,这种原子驱动的超快磁性控制为信息技术开辟了广阔的新前景

这些结果已经发表在《自然材料》杂志上,最终可能会产生快速、节能的数据处理技术,这对于满足我们对数据的渴求至关重要

迪克·特雷西是著名的连环漫画英雄,他在1931年首次亮相。根据他的说法,控制磁力的国家将控制宇宙

有人可能会说,今天,这个想法听起来比那时更可信

磁性材料在现代生活中被大量使用,其应用范围从冰箱磁铁到大科技公司的数据中心,后者用它们来存储信息

晶格和磁性 我们对数据处理日益增长的需求要求新的方法在短时间内操纵和控制磁性材料的状态

这些材料拥有数万亿个相互排列的基本磁矩,称为自旋,其排列主要由晶格中原子的排列决定

因此,控制磁性状态最自然的途径是改变晶体结构

通常需要高机械压力来对磁性产生足够的影响,这可以通过使用大型液压机来实现

然而,施加机械应变本质上是一个非常缓慢的过程

来自代尔夫特、奈梅根、兰开斯特、列日和基辅的一个国际科学家小组现在已经提出并实验性地实现了这个问题的一个优雅的解决方案

他们利用光通过共振激发晶格的特定原子振动来光学振动磁体,成功地改变了磁体的磁性状态

光学振动原子后出现的新磁序的艺术视图

有序的蓝色和红色原子和自旋代表了新的磁性顺序

轻摇 TU Delft博士后研究员Dmytro Afanasiev说:“我们用光学方法摇动反铁磁镝正交铁氧体的晶格,这种磁体由上下交替的小磁矩组成,因此没有净磁化强度,不像我们熟悉的冰箱磁体。”

在摇动晶体很短一段时间后,研究人员测量了磁性是如何演变的

他们发现反铁磁物质的磁性系统会随着震动而改变,从而出现净磁化:在一段时间内,这种材料变得类似于日常使用的冰箱磁铁

重要的是,所有这些都发生在不到几皮秒(百万分之一秒)的前所未有的短时间内

这不仅比现代计算机硬盘的记录时间短几个数量级,而且接近转换过程的基本极限

这意味着未来硬盘中的磁性比特可以用这种新方法快速写入

阿法纳西耶夫强调有必要进一步探索这一研究方向:“这些发现将激发进一步的研究,探索和理解控制磁性状态的超快晶格控制的确切机制

安德里亚·卡维利亚是伦敦大学德尔夫特学院的副教授和研究小组组长,她补充道:“理解这种类型的科学不会像迪克·特雷西认为的那样让我们控制整个宇宙。”

但它可能会让我们控制一个重要的、在技术上有影响力的角落

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