Raziskovalci nadzorujejo vrtljaje elektronov

Teraherčni impulzi omogočajo vpliv elementarnih magnetov

Spin - temeljna lastnost delcev © SXC
prebral

Fiziki evropskega raziskovalnega sodelovanja so z neverjetno hitrostjo in natančnostjo uspeli nadzorovati gibanje najmanjših elementarnih magnetov, tako imenovanih "vrtenja" elektronov. Na podlagi terahertskih impulzov bi ta metoda lahko dolgoročno postala kompaktnejša in hitrejša shranjevanje podatkov, poročajo raziskovalci v "Nature Photonics".

Spin elektronov lahko razumemo kot pirouette elementarnega delca okoli lastne osi. Ker to gibanje spremlja tok električnega toka, ima elektron magnetne lastnosti kot drobna igla kompasa. V računalniških trdih diskih astronomsko število teh vrtljajev dopolni merljiv magnetni signal in glede na orientacijo predstavlja binarno vrednost "0" ali "1", torej en bit. Podobno kot je igla kompasa poravnana z Zemljinim magnetnim poljem, je zdaj z orientacijo vrtljajev mogoče upravljati z magnetnimi polji. V ta namen se na trdem disku uporabljajo preproste tuljave. Vendar te niso poljubno hitro preklapljajo in s tem omejujejo hitrost branja in pisanja.

Teraherčni impulzi vplivajo na magnetno polje

Znanstveniki z Univerze v Konstanzu, Univerze v Bonnu, Inštituta za atomsko in molekularno fiziko v Amsterdamu in Inštituta Fritz Haber v Berlinu so zdaj našli način za nadzor gibanja vrtljajev z uporabo magnetnih polj laserskih impulzov veliko hitreje in natančneje. Raziskovalci uporabljajo visokointenzivni svetlobni vir, nedavno razvit v Centru za uporabno fotoniko Konstanz (CAP), da ustvarijo močne magnetne impulze v območju terahercev.

Nalet elektrona iz smeri vrtenja

Teraherčni impulzi so tako kratki, da so sestavljeni iz ene same svetlobne vibracije. Magnetno polje postane tako veliko, da v svojem poskusu z nikljevim oksidom iz svojih prvotnih smeri vrtenja naleti na elektrone. Zaradi tega se mikroskopski magneti začnejo vrteti kot majhni žiroskopi. To gibanje je pri milijonu milijona vrtljajev na sekundo neverjetno hitro - to je za 1.000 faktorjev hitrejše kot rezultati pri običajnih tuljavah.

Zvrti se lahko raziskuje in nadzoruje

Raziskovalci so lahko te vibracije v realnem času spremljali z ekstremno počasnim fotoaparatom. Poleg tega lahko celo namerno posežejo v atomski postopek: na primer lahko v samo eni trilionti sekunde nenadoma zaustavijo prej začeti precesijo spin s prilagojenim laserskim impulzom. Poleg možnih tehničnih aplikacij znanstveniki poudarjajo pomen njihovih poskusov za osnovne raziskave. Nova tehnika omogoča raziskovanje vrtljajev na najkrajših časovnih lestvicah in v skoraj vseh materialih, ki so prepustni za terahertsko sevanje. zaslon

(Univerza v Konstanzu, 24.11.2010 - NPO)