Forskare har lyckats visa hur laserljus kan framkalla kvantbeteenden i rumstemperatur – och få olika material att bli magnetiska. Upptäckten väntas bana väg för energieffektivare datorer, snabbare informationsöverföring och bättre datalagring.
Inom ett par decennier förväntas kvantteknologi revolutionera flera viktiga samhällsområden och bana väg för helt nya möjligheter inom kommunikation och energi.
Forskare är särskilt intresserade av kvantpartiklarnas egendomliga egenskaper – som avviker helt från den klassiska fysikens lagar – och som kan få material att bli magnetiska eller supraledande. Målet är att kunna manipulera olika typer av material för att de ska få kvantmekaniska egenskaper.
Laserljus framkallar magnetism
Hittills har forskare bara lyckats skapa kvantbeteenden, som magnetism och supraledning, vid extremt kalla temperaturer i laboratoriemiljö.
Men nu har ett internationellt forskarlag för första gången kunnat visa hur man med hjälp av laserljus kan framkalla magnetism i material, som normalt sett inte har magnetiska egenskaper, i rumstemperatur. Det skriver Stockholms universitet i ett pressmeddelande.
I studien har forskarna utsatt ett kvantmaterial baserat på titan och strontium för korta men intensiva laserstrålar – och på så sätt framkallat magnetism.
Atomernas beteende ändras
Den nya metoden bygger på att ljuset stör och ”lurar” atomer och elektroner i det här materialet. Det får dem att cirkulera i strömmar som gör det lika magnetiskt som en kylskåpsmagnet.
– Vi har kunnat göra det genom att utveckla en ny ljuskälla i fjärrinfrarött med en polarisation med korkskruvs-form. Det här är första gången vi under ett experiment har kunnat framkalla och tydligt se hur materialet blir magnetiskt i vanlig rumstemperatur, säger forskningsledaren Stefano Bonetti vid Stockholms universitet och Ca’ Foscari-universitetet i Italien i pressmeddelandet.
– Dessutom tillåter vår metod att göra magnetiska material av många isolatorer, eftersom magneter vanligtvis är gjorda av metaller. På sikt öppnar detta för helt nya tillämpningar i samhället, fortsätter han.
Kan leda till snabbare datorer
Genombrottet väntas kunna få bred tillämpning inom flera informationsteknologier.
– Det här öppnar upp för ultrasnabba magnetiska strömbrytare som kan användas för snabbare informationsöverföring och betydligt bättre datalagring, och för datorer som är betydligt snabbare och mer energieffektiva, säger Alexander Balatsky, professor i fysik vid Nordiska institutet för teoretisk fysik.
Metoden bygger på teorin om dynamisk multiferrocitet. Den går ut på att när titanatomer ”rörs om” med cirkulärt polariserat ljus i en oxid baserad på titan och strontium kommer ett magnetfält att bildas. Men det är först nu som teorin kan bekräftas i praktiken.
Vetenskaplig studie:
Terahertz electric-field-driven dynamical multiferroicity in SrTiO3, Nature.
