Sumner S. Brown Gibbs tərəfindən, Oak Ridge Milli Laboratoriyası

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Oak Ridge Milli Laboratoriyası

Maqnitoelektronika kimi də tanınan spintronika, ənənəvi elektronikada olduğu kimi elektron yükündən daha çox elektron spininə əsaslanır. Spintronika hələ də inkişaf etməkdə olan bir sahə olsa da, spintronik texnologiyalar artıq sərt disklərdə və sənaye və avtomobil tətbiqlərində istifadə olunan nəhəng maqnitorezistans sensorlarında mövcuddur. Altermaqnitlər üçün iqtisadi materiallar da daxil olmaqla, düzgün təməl materiallar kəşf edildikdən və təsdiqləndikdən sonra spintronika texnologiyaları simsiz rabitədən kvant hesablamalarına qədər inkişaf etdirə bilər.

Enerji Departamentinin Ouk Ric Milli Laboratoriyasının Spallation Neytron Mənbəyi (SNS) laboratoriyasında neytronlardan istifadə edən tədqiqatçılar, əsasən pas olan hematitin enerjiyə qənaət edən spintronikaların dizaynına kömək edə biləcəyini aşkar etdilər.

Komandanın “Physical Review Letters” jurnalında dərc olunmuş tapıntıları hematitdə altermaqnetizmin (2022-ci ildə kəşf edilmiş yeni bir maqnetizm növü) əsas əlamətini təsdiqlədi. Altermaqnetlər, elektron spinlərinin əks istiqamətlərdə düzüldüyü və xalis elektrik yükü olmadan təmiz spin cərəyanlarının axmasına imkan verən maqnit materiallarıdır – bu, spintronika üçün ideal şərtlərdir. Komanda, səs dalğalarının havada necə hərəkət etdiyinə bənzər bir şəkildə materialın maqnit sırası ilə hərəkət edən spin dalğalarını ölçdü. Onlar bu dalğaların enerjidə aydın bir ayrılıq göstərdiyini , materialın altermaqnetizm təbiətini təsdiqləyən unikal bir əlamət olduğunu aşkar etdilər.

ORNL-in Neytron Səpələnmə Bölməsinin doktoranturadan sonrakı tədqiqatçısı və layihə rəhbəri Qiyang Sun bildirib ki, “Hematit bol miqdardadır, kimyəvi cəhətdən sabitdir və zəhərli deyil. Onun altermaqnit təbiətini təsdiqləməklə, mühəndislər üçün ucuz və geniş yayılmış materiallardan istifadə edərək yüksək sürətli, aşağı güclü kvant elektronikası dizayn etmək üçün yeni bir platforma açırıq.”

Hematit Yer kürəsində ən çox yayılmış minerallardan biridir. Geniş temperatur diapazonunda — 1200°F-dən çox — sabitliyi onu soyutma üçün həddindən artıq gücə ehtiyac olmadan otaq temperaturunda spintronika tətbiqləri üçün cəlbedici bir namizəd halına gətirir. Sintez edilməli olan digər altermaqnit materiallardan fərqli olaraq, hematit təbii olaraq çox miqdarda olur.Oyna

00:0000:04SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

Spintronikanı öyrənmək üçün uyğun neytronlar

Hematitin xüsusiyyətlərini yoxlamaq üçün komanda SNS-də qeyri-elastik neytron səpilməsindən istifadə etdi. Bu texnika atom miqyasında maqnetizmi və spin dalğalarını daha yaxşı başa düşmək üçün istifadə olunur. Neytronların elektrik yükü yoxdur; lakin onların maqnit momenti var. Bu, onları tədqiqatçılara hematit kimi alternativ maqnit materiallarındakı maqnit hadisələri haqqında məlumat vermək üçün çox uyğun edir. Bu cür məlumatı başqa heç bir texnika ilə əldə etmək mümkün deyil.

Sun bildirib ki, ” Qeyri-elastik neytron səpələnməsi bu incə spektral xüsusiyyətləri həll edə bilən yeganə metoddur. Bu, eyni vaxtda impuls və enerji həllini təmin edir ki, bu da bizə altermaqnetizmi müəyyən edən incə maqnon parçalanmasını aşkar etməyə imkan verdi.”

Tədqiqat, daxili olaraq hazırlanmış Sunny proqram təminatından istifadə edərək eksperimental ölçmələri və ORNL-də yüksək performanslı hesablamalardan istifadə edərək hesablamaları birləşdirdi. Sunny xüsusi olaraq kvant maqnetizminin öyrənilməsi üçün hazırlanmışdır.

ORNL-in Neytron Səpələnməsi Bölməsində neytron səpələnməsi üzrə alim olan Vey Tian bildirib ki, “Bu, böyük eksperimental məlumat dəstlərini modelləşdirmə ilə birləşdirdiyimiz və nəticələri sürətlə inkişaf edən bir tədqiqat sahəsində vaxtında müqayisə edə bildiyimizin əla nümunəsidir. Daxili əməkdaşlıq sayəsində hər şeyin bu qədər tez bir zamanda bir araya gəldiyini görmək həyəcanvericidir.”

Gələcək işlər spin-dalğa boşluqlarının hematitdə istilik nəqlinə necə təsir etdiyini araşdıracaq və potensial olaraq spintronik sistemlərdə istilik idarəetməsi üçün yeni mexanizmləri ortaya çıxaracaq.

Sun bildirib ki, “Pas kimi geniş yayılmış bir material olan hematitdə altermaqnetizmin təsdiqlənməsi göstərir ki, yüksək sürətli, aşağı güclü kvant elektronikasında növbəti inqilab üçün potensial komponent artıq ətrafımızda ola bilər”.

Nəşr detalları

Qiyang Sun və digərləri, Altermaqnit Hematitdə Kiral Maqnon Zolaqlarının Parçalanmasının Müşahidəsi, Fiziki İcmal Məktubları (2025). DOI: 10.1103/7yhz-jptc

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Əsas anlayışlar

MaqnetizmKvazipartiküllər və kollektiv həyəcanlar

Oak Ridge Milli Laboratoriyası tərəfindən təmin edilir