起源：DeepTech深科技（起源：MIT News）MIT 的物理学家应用光初次在一种资料中发明出长久的全新磁性状况。依据近期宣布在 Nature 上的研讨，研讨团队应用一种太赫兹激光（振荡频率超越每秒一万亿次的光源）直接激起了反铁磁资料中的原子。经由过程将激光频率调谐到资料原子之间的天然振动频率，他们胜利转变了原子自旋的均衡状况，引诱资料进入了一种新的磁性状况。这一发明为把持跟切换反铁磁资料供给了全新道路。这类资料在信息处置跟存储技巧中展示出宏大的利用潜力。在罕见的磁性资料中，原子自旋偏向分歧，因而轻易遭到外部磁场的影响。但是，反铁磁资料的原子自旋呈瓜代陈列，构成“上-下-上-下”的构造，自旋彼此对消，招致资料团体的净磁化为零，从而不受外部磁场的烦扰。假如可能用反铁磁资料制作存储芯片，数据能够被写入到资料的微不雅磁域中。比方，某种特定的自旋设置（如“上-下”）可表现比特“0”，而另一种设置（如“下-上”）则表现比特“1”。这种芯片的数据存储存在极强的抗磁烦扰才能。因而，反铁磁资料被以为是现有磁性存储技巧的幻想替换品。但是，怎样牢靠地把持这些资料并切换其磁性状况依然是一个严重挑衅。“反铁磁资料十分稳固，不会遭到外部磁场的影响。”MIT 物理学教学 Nuh Gedik 说明道，“但这种稳固性也让它们难以被把持，由于它们对弱磁场并不敏感。”经由过程准确调理的太赫兹光，研讨团队实现了对反铁磁资料的可控切换，使其进入新的磁性状况。这一结果或将推进将来开辟存储更少数据、能耗更低且更紧凑的芯片，得益于反铁磁体的磁域稳固性。“传统上，这类反铁磁资料极难调控。”Gedik 弥补道，“但当初咱们有了能够精准把持它们的新方式。”这项研讨由 Gedik 教学领衔，团队成员包含来自 MIT 的 Batyr Ilyas、Tianchuang Luo、Alexander von Hoegen、Zhuquan Zhang 跟 Keith Nelson，以及来自德国马普构造与能源学研讨所、西班牙巴斯克年夜学、韩国首尔国破年夜学跟纽约 Flatiron 研讨所的配合者。攻破均衡由 Gedik 教学引导的团队始终专一于开辟操控量子资料的新方式。这些资料因其原子之间的庞杂彼此感化，常展示出奇怪的物理特征。“平日情形下，咱们会应用光来激起资料，以研讨其内涵构造跟特征。”Gedik 说明道，“比方，为什么一种资料会浮现反铁磁特征？能否能够经由过程微扰其外部彼此感化，将它酿成铁磁体？”在最新研讨中，团队抉择了 FePS₃ 作为研讨工具。这种资料在濒临 118 K（-155℃）的临界温度下会进入反铁磁相。研讨职员揣测，假如可能调剂该资料中的原子振动，或者能够把持其磁性相变进程。“在固体资料中，你能够将原子设想成一个个规矩陈列的小球，它们经由过程‘弹簧’相互衔接。”团队成员 Alexander von Hoegen 说明，“假如你拉动一个原子，它会以某种特定频率振动，而这个频率平日位于太赫兹范畴。”这些原子的振动方法与自旋的彼此感化密弗成分。研讨团队假想，假如应用与原子群体振动频率（即声子频率）相婚配的太赫兹光源来激起资料，不只能够激发原子的振动，还可能攻破其自旋陈列的精妙均衡。当这种均衡被攻破时，某一偏向的自旋可能会变得更强，构成优先偏向，使资料进入一种全新的、存在无限磁化的状况。“这种方式两全其美：既能激起原子的太赫兹振动，又能让振动与自旋耦合。”Gedik 总结道。振动并写入全新磁性状况为了验证实践，研讨团队应用了由首尔国破年夜学配合者分解的 FePS₃ 样品。试验中，他们将样品放置在真空腔内，并冷却至 118 开尔文及以下的温度。随后，应用近红外光束照耀无机晶体，天生太赫兹脉冲。这些晶体能够将光转换为太赫兹频率，进而将太赫兹脉冲领导至样品。“咱们应用太赫兹脉冲转变样品的状况。”团队成员 Tianchuang Luo 说道，“这相称于在样品中‘写入’了一种新的磁性状况。”为了验证这种状况变更能否胜利，研讨团队向样品投射了两束存在相反圆偏振的近红外激光。假如太赫兹脉冲未激发变更，两束激光透射后的强度差别应为零。但是，试验中察看到的强度差别，恰是资料从反铁磁状况改变为新磁性状况的直接证据。“只有呈现这种差别，就证实咱们经由过程太赫兹脉冲振动原子，胜利引诱了资料进入一种全新的磁性状况。”Batyr Ilyas 说明道。在试验中，研讨团队屡次察看到，太赫兹脉冲可能稳固地将反铁磁资料切换到新的磁性状况。这种改变的连续时光远超预期：即便激光封闭后，状况依然可能保持数毫秒之久。“以往的研讨也曾在其余体系中察看到光引诱的相变，但这些相变平日十分长久，仅连续皮秒级（万亿分之一秒），”Gedik 弥补道。数毫秒的时光窗口为迷信家供给了研讨这一临时新状况特征的可贵机遇。在资料规复至原始反铁磁性之前，迷信家能够进一步探索怎样优化这一状况的调控手腕，找到更多能够精致调剂反铁磁资料的“旋钮”，为下一代存储技巧的开展奠基基本。这项研讨失掉了美国动力部资料迷信与工程基本动力迷信办公室以及 Gordon and Betty Moore 基金会的局部赞助支撑。原文链接：https://news.mit.edu/2024/physicists-magnetize-material-using-light-1218小编：[db:摘要]
当前网址：https://www.ks-fitcouple.com//linggan/webdesign/459.html
