Bilim İnsanları Isıtma Gerektirmeyen Lazer Kontrollü Bir Mıknatıs Geliştirdi

İsviçreli araştırmacılar bunu mümkün kılan yeni bir teknik geliştirdiler manyetik kutupsallık yalnızca bir kullanılarak değişir lazer uyarlanabilir elektronik devreler oluşturmak için büyük potansiyele sahip bir ilerleme.

Özel kullanarak ferromıknatısBasel Üniversitesi ve ETH Zürih'teki araştırmacılar manipüle etmeyi başardılar manyetik kullanarak polarite lazer herhangi bir ek ısıtma gerektirmeden hafiftir. Sonuçlar yakın zamanda yayınlanan bir makalede bildirildi. Doğafarklı sonuçlar üretebilecek büyük bir ilerlemeyi sergiliyor manyetik Tek bir malzeme parçası içinde ayrı noktalardaki polariteler.

Ferromıknatısların Açıklaması

Ferromıknatıslar günlük yaşamımızda en yaygın kullanılan mıknatıs türleridir. Hepsi aynı yönde dönen elektronların senkronize dönüşüyle ​​çalışırlar. Bu oybirliğiyle ortaya çıkan dönüş yönü, mıknatısların metale yapışmasını ve pusulaların Dünya'nın manyetik kutuplarını göstermesini sağlayarak manyetik güçlerini üretiyor.

Ancak bu yalnızca belirli bir sıcaklık eşiğinin altında geçerlidir. Mıknatısların içinde de her zaman mevcut olan kaotik bir termal hareket vardır. Mıknatıslar nispeten soğuk olduğunda, bu hareket zayıftır ve elektron etkileşimlerinin bu hareketi aşmasına ve senkronize spin oluşturmasına olanak tanır. Buna karşılık, belirli bir sıcaklığın üzerinde termal hareket o kadar güçlü hale gelir ki elektronların senkronizasyonunu geçersiz kılar ve malzemenin ferromanyetizmini kaybetmesine neden olan daha büyük ölçekli bir kaos ortaya çıkar.

Bu eşik tipik olarak ferromanyetik bir malzemenin polaritesini kasıtlı olarak değiştirmek için kullanılır. Isıtılan mıknatıs soğumaya başladığında, elektronları kendilerini tekrar senkronize bir dönüşe, tipik olarak farklı bir yöne doğru sıralarlar.

Basel Üniversitesi ve ETH Zürih'teki araştırmacıların yeni araştırması, tüm bunları değiştiriyor ve herhangi bir ısı uygulamadan polariteyi değiştiriyor.

Lazerle Değiştirilebilir Mıknatıs Oluşturma

"Çalışmamızın heyecan verici yanı, modern yoğun madde fiziğinin üç büyük konusunu tek bir deneyde birleştirmemizdir: elektronlar arasındaki güçlü etkileşimler, topoloji ve dinamik kontrol." dedi ortak yazar Prof. Dr. Ataç İmamoğlu Zürih'te ETH.

Araştırmacılar, lazerle değiştirilebilir mıknatıslarını, organik yarı iletken molibden ditellurürün iki ince fakat hafifçe bükülmüş katmanından oluşturdular. İki katmanlı malzemeleri, topolojik durumların, yani kalıcı olarak tanımlanan ve küçük yerel bozulmalarla değiştirilemeyen kuantum durumlarının oluşmasına izin verdi.

Deneyler, malzemenin elektronlarının yalıtkanlıktan iletkenliğe kadar değiştirilebilecek ayarlanabilir topolojik durumlarda bulunduğunu ortaya çıkardı. Daha ilgi çekici bir şekilde, her iki durum da malzemeyi bir ferromıknatısa dönüştüren paralel hizalanmış elektron dönüşlerine sahiptir.

ETH'de doktora adayı Olivier Huber, "Temel sonucumuz, dönüşlerin kolektif yönünü değiştirmek için bir lazer darbesi kullanabilmemizdir" diyor.

Lazer Anahtarlama Mıknatıslarının Potansiyel Kullanım Alanları

Önceki araştırmalar, tek elektronlarda bu tür lazer tabanlı anahtarlamayı başarmıştı, ancak bu hiçbir zaman ferromıknatısların tamamı ölçeğinde gerçekleştirilememişti.

Doktora adayı Tomasz Smoleński, "Bu geçiş kalıcıydı ve ayrıca topoloji, anahtarlama dinamiklerini etkiliyor" dedi.

Daha da etkileyici olanı, lazerin tek bir malzeme parçasında sınır çizgileri oluşturmak için de kullanılabilmesidir. Bu, bir nesnenin birden fazla manyetik polariteye sahip olabileceği ve belirlenen sınır noktalarında geçiş yapabileceği anlamına gelir. Araştırmacılar bunun gelişmiş bilgisayar çiplerinin geliştirilmesinde faydalı olacağını söylüyor.

Smoleński, "Gelecekte, isteğe bağlı ve uyarlanabilir topolojik devreleri bir çip üzerine optik olarak yazmak için yöntemimizi kullanabileceğiz" diyor. "Bu yaklaşım daha sonra son derece küçük elektromanyetik alanların ölçülebildiği küçük girişimölçerler oluşturmak için kullanılabilir."

Süreç yalnızca birkaç Kelvin'e kadar düşük sıcaklıklarda çalıştığından, şu anda teknoloji laboratuvara bağlı kalıyor. Ancak araştırmacılar bunun, mevcut kuantum bilgisayar teknolojileri için gerekli olan aşırı soğuk sıcaklıklara göre hala bir gelişme olduğunu belirtiyor.

Kağıt, “Moiré Malzemelerde topolojik Chern Sayısı Üzerinden Optik Kontrol"diye ortaya çıktı Doğa 28 Ocak 2026'da.

Ryan Whalen The Debrief için bilim ve teknolojiyi ele alıyor. Tarih alanında yüksek lisans derecesine ve Kütüphane ve Bilgi Bilimi alanında yüksek lisans derecesine ve Veri Bilimi sertifikasına sahiptir. Kendisiyle iletişim kurulabilir [email protected]ve onu Twitter'da takip edin @mdntwvlf.