لرزاندن آهنرباها با پالسهای نوری فوقسریع، کنترل شگفتانگیز اسپین را نشان میدهد
توسط دانشگاه لنکستر
ویرایششده توسط لیزا لاک، بازبینیشده توسط رابرت ایگان
یک تیم بینالمللی از پژوهشگران به رهبری دانشگاه لنکستر، مکانیزمی بسیار کارآمد برای لرزاندن آهنرباها با پالسهای نوری بسیار کوتاه، که کوتاهتر از یک تریلیونام ثانیه هستند، کشف کردهاند. پژوهش آنها در Physical Review Letters منتشر شده است.
کشف ویژگیها و پدیدههای بنیادی جدید در مواد مغناطیسی، برای توسعهٔ دستگاههای سریعتر و کممصرف انرژی، ضروری است.
با بهکارگیری یک پالس الکترومغناطیسی بسیار کوتاه برای لرزاندن مغناطیسسازی، پژوهشگران اثر آن را بر زاویهٔ هدایت مغناطیسسازی در دو ماده مغناطیسی مشابه با مدارهای الکترونی متفاوت بررسی کردند. پس از لرزاندن آهنربا و تجزیه و تحلیل حالت مغناطیسی آن، دریافتند که تعامل بین حرکت مداری و چرخش، امکان انحراف اسپین تا ده برابر بزرگتر توسط پالس نوری نسبت به حالت بدون چنین تعاملی را فراهم میکند.
دکتر رستیسلاو میخایلوفسکی، نویسنده ارشد، گفت: «ما بر این باوریم که این کشف هیجانانگیز، مطالعات بیشتری دربارهٔ مکانیزمهای حاکم بر کنترل کارآمد و سریع مغناطیسسازی برای فناوریهای کوانتومی آینده را تحریک خواهد کرد.»
مواد مغناطیسی همچنان بخش قابلتوجهی از زندگی روزمره ما هستند؛ از سوغاتیهای آهنربای یخچالی تا قطبنماها و مغناطیسسنجها در تلفنهای همراه و رایانههای شخصی. مراکز داده بزرگ به مواد مغناطیسی بهعنوان رسانهٔ ذخیرهسازی دادهها وابستهاند، بهطوریکه بیتهای اطلاعات (مانند «۰» یا «۱») با جهت مغناطیسسازی (مثلاً «بالا» یا «پایین») رمزگذاری میشوند.
اصطلاح «آهنربا» به موادی اطلاق میشود که میتوانند بدون تماس مستقیم، اشیای مغناطیسی دیگر را جذب یا دفع کنند. به سادهترین شکل، پیدایش مغناطیس میتواند با مدلی توصیف شود که در آن الکترونها دور هستهٔ اتم میچرخند، مشابه سیاراتی که دور خورشید میگردند. همانطور که سیارات محور خود را میچرخانند، الکترونها نیز چرخشی مشابه نشان میدهند. بهدلیل این چرخش، هر الکترون بهعنوان یک مغناطیس اولیه، «اسپین» نامیده میشود. تقارن حرکت مداری الکترون جهت اسپینهای آن را تعیین میکند؛ میتوان این را بهعنوان «سوزن کوچکی از قطبنما» که بسته به قطبیت اسپین، به «شمال» یا «جنوب» اشاره میکند، تصور کرد.
در مواد، الکترونهای دورانی یک اتم با یکدیگر و با الکترونهای اتمهای همسایه تعامل میپذیرند. این تعاملات جهت مغناطیسسازی و میزان حساسیت آن به تحریک خارجی را تعیین میکنند. برای انحراف مغناطیسسازی از جهت ثابت خود، میتوان مدار الکترونی یا حالت اسپین را مستقیماً تغییر داد. با انحراف کافی، جهت مغناطیسسازی میتواند معکوس شود.
اطلاعات بیشتر: R. A. Leenders و همکاران، پویاییهای اسپین بهوسیلهٔ THz در ارتوفریتها با یونهای کرامر و غیر‑کرامر، Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/ldnx-67qz
اطلاعات مجله: Physical Review Letters
ارائهشده توسط دانشگاه لنکستر
ارجاع: لرزاندن آهنرباها با پالسهای نوری فوقسریع، کنترل شگفتانگیز اسپین (2025، 16 دسامبر) دریافت شده در 27 دسامبر 2025 از https://phys.org/news/2025-12-magnets-ultrafast-pulses-reveals.html