Berita Magnet 2021: Cahaya Inframerah dan Mekanika Quantum – Pulsa Ultrashort Cahaya Inframerah Memicu Perubahan Magnetisme
Sebuah studi yang baru diterbitkan merinci bagaimana para ilmuwan menggunakan pulsa sinar-X femtosecond dari laser elektron bebas untuk menangkap perubahan skala nano, yang disebabkan oleh cahaya dalam bahan yang terbuat dari kobalt dan platinum berlapis. premium303
Salah satu cara untuk membuat drive penyimpanan magnetik lebih cepat adalah dengan menggunakan cahaya untuk membalik polaritas tambalan kecil materi, yang disebut domain magnetik, bolak-balik – dari 0 ke 1 dan kembali lagi, dalam istilah komputasi.
Sekarang percobaan di fasilitas laser sinar-X Jerman telah menangkap perubahan skala nano, yang disebabkan oleh cahaya dalam bahan yang terbuat dari kobalt dan platinum berlapis.
Para peneliti terkejut menemukan bahwa pemboman dengan sinar laser inframerah memungkinkan elektron yang melaju cepat menembus dinding yang memisahkan satu domain magnetik dari yang berikutnya, menghancurkan magnetisasi lokal dalam prosesnya.
Tim menggunakan pulsa ultrashort cahaya inframerah untuk memicu perubahan bahan magnetik dan kemudian memeriksa perubahan tersebut dengan pulsa dari laser sinar-X FLASH di DESY di Hamburg.
Hasilnya diterbitkan dalam Nature Communications edisi 2 Oktober dan dijelaskan dalam siaran pers DESY.
Dipimpin oleh Stefan Eisebitt, seorang profesor di Technische Universität Berlin, eksperimen ini melibatkan partisipasi oleh para ilmuwan di hampir selusin pusat penelitian, di antaranya Bill Schlotter, seorang ilmuwan instrumen di Linac Coherent Light Source di SLAC National Accelerator Laboratory.
“Pulsa sinar-X ultra cepat sangat cocok untuk menyelidiki peran pengaturan magnetik skala nano pada mekanisme peralihan magnetik ultracepat,” kata Schlotter.
LCLS telah digunakan untuk eksperimen serupa yang mempelajari peralihan magnetik skala nano, dan Eisebitt telah terlibat dalam eksperimen di LCLS.
“Demagnetisasi optik sejauh ini merupakan proses tercepat untuk mengubah magnetisasi secara lokal, dan kontrol magnetisasi lokal adalah dasar penyimpanan magnetik,” kata Eisebitt saat mengumumkan hasilnya.
“Oleh karena itu, proses optik dapat membantu membuat memori magnetik lebih cepat di masa depan.”
Penulis utama makalah ini, Bastian Pfau dari TU Berlin, mengatakan pengamatan, yang sejalan dengan teori dan simulasi, menunjukkan bagaimana elektron yang melaju melalui material dapat menghancurkan magnetisasi dalam sampel kobalt-platinum dengan melewati domain magnetik berukuran nano yang berdekatan.
Atom-atom di setiap domain semuanya memiliki medan magnet yang sejajar dalam arah yang sama.
“Ketika dibombardir dengan sinar laser, elektron yang dilepaskan yang berdifusi melalui material akan menembus dinding domain.”
“Mereka pergi dari satu domain ke domain tetangga, yang termagnetisasi ke arah yang berlawanan, menyebabkan penghancuran magnetisasi lokal, ”kata Pfau, menambahkan bahwa pemahaman tentang fenomena ini dapat mengarah pada peningkatan perangkat penyimpanan magnetik.
“Di masa depan, kami akan meningkatkan eksperimen kami sehingga kami tidak hanya dapat membuktikan keberadaan efeknya, tetapi juga mengukur kekuatannya,” katanya juga.
Ilmuwan Menghidupkan dan Mematikan Magnetisme Menggunakan Mekanika Kuantum
Dalam sebuah studi yang baru diterbitkan, tim ilmuwan internasional menggambarkan bagaimana mereka menggunakan mekanika kuantum untuk menghidupkan dan mematikan magnet dalam garam transparan.
Para ilmuwan telah berhasil menghidupkan dan mematikan magnetisme material baru menggunakan mekanika kuantum, menjadikan material tersebut sebagai test bed untuk perangkat kuantum masa depan.
Tim peneliti internasional yang dipimpin dari Laboratory for Quantum Magnetism (LQM) di Swiss dan London Centre for Nanotechnology (LCN), menemukan bahwa bahan tersebut, garam transparan, tidak mengalami komplikasi seperti magnet nyata lainnya, dan dieksploitasi fakta bahwa putaran kuantumnya – yang seperti magnet atom kecil – berinteraksi menurut aturan magnet batang besar.
Studi ini dipublikasikan di Science.
Siapa pun yang pernah bermain magnet batang mainan di sekolah akan ingat bahwa kutub yang berlawanan tarik menarik, berbaris sejajar satu sama lain ketika ditempatkan ujung ke ujung, dan anti-paralel ketika ditempatkan berdekatan.
Karena magnet batang konvensional terlalu besar untuk mengungkapkan sifat mekanika kuantum apa pun, dan sebagian besar bahan terlalu rumit untuk berinteraksi seperti magnet batangan yang sebenarnya, garam transparan adalah bahan yang sempurna untuk melihat apa yang terjadi pada tingkat kuantum untuk benda padat. koleksi magnet batang kecil.
Tim dapat menggambarkan semua putaran dalam garam khusus, menemukan bahwa putaran paralel dalam pasangan lapisan, sedangkan untuk pasangan lapisan yang berdekatan, mereka antiparalel, seperti magnet batang besar yang ditempatkan berdekatan satu sama lain.
Susunan putaran disebut “antiferromagnetik”. Sebaliknya, untuk feromagnet seperti besi, semua putarannya paralel.
Dengan memanaskan material hingga hanya 0,4 derajat Celcius di atas suhu “nol” absolut di mana semua gerakan klasik (non-kuantum) berhenti, tim menemukan bahwa putaran kehilangan urutan dan titiknya ke arah acak, seperti halnya besi ketika kehilangan feromagnetisme ketika dipanaskan hingga 870 Celcius, jauh lebih tinggi dari room suhu m karena interaksi yang kuat dan kompleks antara spin elektron dalam padatan yang sangat umum ini.
Tim juga menemukan bahwa mereka dapat mencapai hilangnya keteraturan yang sama dengan menyalakan mekanika kuantum dengan elektromagnet yang mengandung garam.
Jadi, fisikawan sekarang memiliki mainan baru, kumpulan magnet batang kecil, yang secara alami mengasumsikan konfigurasi antiferromagnetik dan yang dapat mereka panggil dalam mekanika kuantum sesuka hati.
“Memahami dan memanipulasi sifat magnetik dari bahan yang lebih tradisional seperti besi tentu saja telah lama menjadi kunci bagi banyak teknologi yang sudah dikenal, dari motor listrik hingga hard drive di komputer digital,” kata Profesor Gabriel Aeppli, Direktur UCL dari LCN.
“Meskipun ini mungkin tampak esoterik, ada hubungan mendalam antara apa yang telah dicapai di sini dan jenis komputer baru, yang juga mengandalkan kemampuan untuk menyetel mekanika kuantum untuk memecahkan masalah sulit, seperti pengenalan pola dalam gambar.”…