Katja Lesser, Würzburg-Dresdner Exzellenzcluster ctd.qmat tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kvant Dalğasında Sürüşmə: Kvazipartiküllər Maqneto-Optik Nəqliyyat Fenomenini Aşkarlayır. Müəllif: Kilian Neddermeyer

Eksitonlar materialşünaslıq və informasiya texnologiyalarında işığı saxlamaq üçün bir vasitə kimi araşdırılır. Bu işıq saçan kvazipartiküllər kvant materiallarının fərdi təbəqələrindən keçir və yüksək səmərəliliklə işığı uda və yaya bilir. Onlar lazer impulsu bir elektronu həyəcanlandırdıqda və müsbət yüklü bir “dəlik” buraxdıqda əmələ gəlir. Elektron və dəlik bir-birini cəlb edir və yeni, müstəqil bir hissəcik kimi birlikdə davranırlar. Kvazipartikül rekombinasiya etdikdə işıq yayır və yüksək texnologiyalı laboratoriyalarda aşkar edilə bilər.

Ultra nazik kvant materiallarındakı eksitonlar, o cümlədən Aleksey Çernikov və onun komandası tərəfindən on ildən çoxdur ki, intensiv şəkildə öyrənilir. Vürzburq və Drezden Universitetlərindəki ctd.qmat — Kvant Maddəsində Mürəkkəblik, Topologiya və Dinamika — Klaster of Excellence-də Çernikov və Drezdendə yerləşən beynəlxalq tədqiqat qrupu indi təəccüblü bir kəşf etdilər: eksitonlar kvant materialının maqnit həyəcanları ilə daşına bilər və nəticədə ultra yüksək sürətlərə qədər sürətləndirilə bilər. Nəticələr Nature Nanotechnology jurnalında dərc olunub .

“Optik hissəciklərin hərəkətinin maqnetizmlə idarə oluna bilməsi yeni bir şeydir. İndiyə qədər biz yalnız elektronların daşınmasının kvant materialındakı maqnit sırası ilə idarə oluna biləcəyini bilirdik – məsələn, smartfonlardakı bəzi sensorlar belə işləyir. Optika və maqnetizm arasında bu yeni kəşf edilmiş əlaqə tamamilə yeni texnoloji imkanlar aça bilər”, – deyə Münhen Texniki Universitetində Emmy Noether Kiçik Tədqiqat Qrupunun rəhbəri və əvvəllər Aleksey Çernikovun Ultrasürətli Mikroskopiya və Fotonika kafedrasında postdoktoral tədqiqatçı olmuş və tədqiqat layihəsinin həyata keçirilməsinə cavabdeh olan Florian Dirnberger izah edir.

Spin dalğaları ultra sürətli nəqliyyata imkan verir

Antiferromaqnit kvant yarımkeçirici xrom sulfid bromidi (CrSBr) −141,15° Selsi temperaturunda maqnit halına gəlir. Bu temperaturda materialın içərisindəki elektronlar salınmağa başlayır və paralel olaraq hizalanmağa çalışır. Tədqiq olunan material iki müstəqil, ultra nazik təbəqədən ibarətdir. Maqnit momentlərinin – spinlər kimi tanınan – hizalanması bir təbəqədən digərinə dəyişir.

Aleksey Çernikovun qrupunda doktorantura tədqiqatçısı və təcrübələrdən həmməsul olan Sofiya Terres izah edir: “Soyudulmuş materialı lazer impulsu ilə həyəcanlandırdığımız zaman elektron spinləri dalğalar şəklində – gölə daş atıldıqda yaranan dalğalar kimi – salınmağa və xaricə yayılmağa başlayır”.

Komanda yüksək texnologiyalı laboratoriyada yüksək həssas spektroskopiya istifadə edərək kvant materialını araşdırdıqda , əlamətdar bir kəşf etdilər. Adətən olduğu kimi təsadüfi hərəkət etmək əvəzinə, eksitonlar spin dalğaları tərəfindən daşındı. “İşıqlı kvazipartiküllər spin dalğaları üzərində effektiv şəkildə hərəkət edərək onları kəskin şəkildə sürətləndirir. Əvvəllər heç vaxt eksiton hərəkətini bu qədər sürətlə müşahidə etməmişdik”, – deyə Terres bildirir.

Antiferromaqnit yarımkeçirici CrSBr-də eksitonların ilk dəfə müşahidə edilməsi təxminən beş il əvvəl baş versə də, bu tədqiqat əlavə, tamamilə yeni bir fenomen nümayiş etdirir: eksitonların daşınması materialın maqnit sırasından asılıdır. Bu əlaqə artıq ilk dəfə kvant materialında ctd.qmat komandası tərəfindən nümayiş etdirilib.

Maqnito-optika reallığa çevrilir

Çernikov və komandasının eksperimental tapıntıları maqnito-optik kvant texnologiyalarının yolunu aça bilər. Bu günə qədər elektromaqnit tətbiqləri sənaye, elektronika, rabitə və mobillik sahələrində standart olmuşdur. Əgər optik həyəcanlanmalar – məsələn, eksitonlar – maqnitlə idarə oluna bilsə, bu, hibrid texnologiyalar üçün yeni imkanlar aça bilər.

Dirnberger izah edir ki, “İşıq əsaslı dövrələr mövcud texnologiyalara nisbətən daha sürətlidir və məlumatı daha az itki ilə ötürür. Artıq bilirik ki, optik komponentlər də maqnitlə idarə oluna bilər. Bu, gələcək texnologiyalar üçün həyəcanverici yeni bir perspektivdir və yaxın illərdə spintronikaya əhəmiyyətli dərəcədə təkan verə bilər.”

Nəşr detalları

Florian Dirnberger və digərləri, Antiferromaqnitdə spin həyəcanlanmaları ilə idarə olunan eksiton daşınması, Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-02068-y

Jurnal məlumatı: Təbiət Nanotexnologiyası