光使材料具有磁性实现量子突破

发布时间：2024-05-10 17:22:50 栏目：精选百科

导读 量子技术的潜力巨大，但目前很大程度上仅限于实验室极冷的环境。现在，斯德哥尔摩大学、北欧理论物理研究所和威尼斯 Ca' Foscari 大...

量子技术的潜力巨大，但目前很大程度上仅限于实验室极冷的环境。现在，斯德哥尔摩大学、北欧理论物理研究所和威尼斯 Ca' Foscari 大学的研究人员首次成功演示了激光如何在室温下诱导量子行为，并使非磁性材料具有磁性。 。这一突破预计将为更快、更节能的计算机、信息传输和数据存储铺平道路。 在几十年内，量子技术的进步预计将彻底改变社会几个最重要的领域，并为通信和能源领域的全新技术可能性铺平道路。该领域的研究人员特别感兴趣的是量子粒子奇特而奇异的特性——它完全偏离经典物理定律，可以使材料具有磁性或超导性。通过增加对这种类型的量子态如何以及为何出现的确切理解，目标是能够控制和操纵材料以获得量子力学特性。 到目前为止，研究人员只能在极冷的温度下诱导量子行为，例如磁性和超导性。因此，量子研究的潜力仍然仅限于实验室环境。 现在，来自斯德哥尔摩大学和瑞典北欧理论物理研究所 (NORDITA)*、康涅狄格大学和美国 SLAC 国家加速器实验室、日本筑波国家材料科学研究所、Elettra-Sincrotrone 的研究团队的里雅斯特大学、罗马“第一大学”和意大利威尼斯卡福斯卡里大学是世界上第一个通过实验证明激光如何在室温下在非磁性材料中感应磁性的大学。在《自然》杂志上发表的这项研究中，研究人员将量子材料钛酸锶置于具有特殊波长和偏振的短而强的激光束下，以产生感应磁性。



“这种方法的创新在于让光以圆周运动的方式移动这种材料中的原子和电子，从而产生电流，使其像冰箱磁铁一样具有磁性。我们已经能够通过开发一种具有“螺旋”形状偏振的新远红外光源来做到这一点。这是我们第一次能够在实验中诱导并清楚地看到材料如何在室温下变得磁性。此外，当磁铁通常由金属制成时，我们的方法允许用许多绝缘体制造磁性材料。从长远来看，这将为社会带来全新的应用。”斯德哥尔摩大学和威尼斯 Ca' Foscari 大学的研究负责人 Stefano Bonetti 说道

该方法基于“动态多铁性”理论，该理论预测，当钛原子在钛和锶基氧化物中被圆偏振光“搅动”时，就会形成磁场。但直到现在，这一理论才能在实践中得到证实。这一突破预计将在多种信息技术中得到广泛应用。

NORDITA 物理学教授亚历山大·巴拉茨基 (Alexander Balatsky) 表示：“这为超快磁性开关开辟了道路，可用于更快的信息传输和更好的数据存储，也为更快、更节能的计算机开辟了道路。”

事实上，该团队的结果已经在其他几个实验室得到复制，同一期《自然》杂志上的一篇出版物表明，这种方法可用于写入并存储磁性信息。利用光设计新材料的新篇章已经开启。