Naučnici su upravo promenili prirodu materije pomoću bljeska svetlosti

Fizičari su razvili revolucionaran metod koji koristi svetlost za promenu magnetnih svojstava materijala, u suštini transformišući jedan materijal u drugi na sobnoj temperaturi.

Istraživači u Konstancu otkrili su način da manipulišu materijalima pomoću svetlosti pobuđujući parove magnona, preoblikujući njihov magnetni „otisak“. Ovo omogućava netermalnu kontrolu magnetnih stanja i prenos podataka terahercnim brzinama.

Preporučujemo

Pomoću jednostavnih hematitskih kristala, ova tehnika bi mogla omogućiti kvantne efekte na sobnoj temperaturi, a ovaj napredak zamagljuje granicu između fizike i magije.

Fizičari su otkrili način da pomoću svetlosti menjaju fundamentalnu prirodu materije. Tako što laserski pulsevi pobuđuju parove magnona — malenih magnetnih talasa unutar kristala — istraživači mogu da promene magnetni „otisak“ materijala bez toplote ili retkih elemenata.

Zamislite da možete da izmenite materijal tako da izgleda kao da se transformisao u potpuno drugačiji. Nije potreban čarobni štapić ili specijalna mešavina — samo svetlost.

Kad svetlost reaguje sa materijalom, pobuđuje njegova magnetna stanja, pokrećući kolektivne magnetne vibracije. Ove vibracije mogu prenositi i skladištiti informacije terahercnim brzinama. Ceo proces se dešava na sobnoj temperaturi i skoro da ne proizvodi nikakvu toplotu. Štaviše, ne oslanja se na retke ili egzotične materijale. Istraživači su osmotrili efekat u običnim, prirodno formiranim kristalima koji su naširoko dostupni.

Sad zamislite upotrebu istog pristupa u tretiranju kvantnih efekata — fenomena koji su toliko delikatni da se obično posmatraju samo na temperaturi blizu apsolutne nule (oko -270 stepeni Celzijusovih) — ali sad na sobnoj temperaturi, bez potrebe za skupim sistemima za hlađenje.

Možda zvuči kao naučna fantastika, ali je ovo dostignuće stvarno. Fizičari sa Univerziteta u Konstancu razvili su eksperimentalnu tehniku koja to omogućava. Koristeći laserske pulseve za koherentno pobuđivanje parova magnona (kvanti spinskih talasa), istraživači su postigli izvanredne efekte koji mogu uticati i na informacionu tehnologiju i na kvantna istraživanja.

Tehnologija na bazi magnona

Savremeni svet generiše ogromne količine podataka putem veštačke inteligencije i "Interneta stvari". Naši trenutni informacioni sistemi već su pod ogromnim pritiskom, a usko grlo podataka moglo bi usporiti tehnološki napredak.

Jedno od predloženih rešenja je upotreba elektronskih spinova — ili, još bolje, talasa mnogih spinova koji se kreću zajedno — za prenos informacija. Ove kolektivne oscilacije spinova nazivaju se magnoni. Ponašaju kao talasi i mogu se regulisati laserima, potencijalno omogućavajući prenos i skladištenje podataka na terahercnim frekvencijama.

Međutim, dosad su naučnici uspeli da pobude magnone samo na njihovim najnižim frekvencijama koristeći svetlost, što ograničava njihov potencijal. Da bi upotrebili magnone za buduće tehnologije, istraživači moraju biti sposobni da podešavaju njihovu frekvenciju, amplitudu i trajanje.

U Konstancu su sad pronašli način da urade baš to. Direktno pobuđujući parove magnona —magnetne rezonance najviših frekvencija u nekom materijalu — otkrili su moćan novi oblik kontrole.

Rezultat je bio ogromno iznenađenje. Nijedna teorija to ne predviđa. Ne samo da proces funkcioniše — takođe ima spektakularne efekte. Delujući na visokofrekventne parove magnona laserskim pulsevima, fizičari su uspeli da promene frekvencije i amplitude drugih magnona — a tako i magnetna svojstva materijala — na netermalan način.

„Svaka čvrsta supstanca ima svoj skup frekvencija: elektronske tranzicije, vibracije rešetke, magnetne ekscitacije. Svaki materijal ima sopstvenu rezonancu“, kažu istraživači. Upravo na ovaj skup frekvencija može se uticati pomoću novog procesa. To menja prirodu materijala, takoreći „magnetni DNK“ materijala, odnosno „otisak“. Praktično postaje drugačiji materijal sa novim svojstvima.

„Efekti nisu uzrokovani laserskim pobuđivanjem. Uzrok je svetlost, a ne temperatura“, kažu fizičari. „Možemo promeniti frekvencije i svojstva materijala na netermalan način.“

Prednosti su očigledne: metod bi se mogao koristiti za buduće skladištenje podataka i brzi prenos podataka na nivou teraherca, bez usporavanja sistema usled nagomilavanja toplote.

Kao osnova procesa nisu potrebni spektakularni visokotehnološki materijali ili takozvane retke zemlje, već prirodno formirani kristali — konkretno, ruda gvožđa hematit. Hematit je naširoko prisutan. Pre više vekova je korišćen za kompase u pomorstvu. Sasvim je moguće da će sad biti korišćen i za kvantno istraživanje u budućnosti.

Rezultati iz Konstanca sugerišu da će, pomoću nove metode, istraživači moći da proizvedu svetlošću indukovane Boze-Ajnštajnove kondenzate visokoenergetskih magnona na sobnoj temperaturi. To bi otvorilo put za istraživanje kvantnih efekata bez potrebe za znatnim hlađenjem. Zvuči kao magija, ali je reč samo o tehnologiji i najnaprednijem istraživanju.

(Telegraf Nauka/Science Daily)