Athshainíonn Ionramháil Pulse Léasair Ultra-ghearr ar Stáit Soladach Maighnéadacha Tuiscint ar Dhinimic Optamaighnéadacha

Le déanaí, léirigh staidéar le déanaí go raibh caidreamh neamhfhionnachtana go dtí seo idir solas agus maighnéadas, fionnachtain a sholáthróidh cosán éifeachtach do theicneolaíocht stórála ultra-tapa rialaithe solais agus teicneolaíocht chruthaitheach braite opto-mhaighnéadach, a d'fhéadfadh a bheith ina réabhlóidiú sa todhchaí. na gléasanna a mhonaraítear agus conas a stóráiltear sonraí thar earnálacha éagsúla.

Tagann an staidéar ó fhoireann taighde Amir Kapua, ollamh agus stiúrthóir ar an tSaotharlann Spintronics ag Institiúid na Fisice Feidhmí agus Innealtóireacht Leictreach in Ollscoil Eabhrais Iarúsailéim. Nochtann an staidéar an próiseas trína ionramhálann léas léasair staid mhaighnéadach solad, rud a léiríonn athrú paradigm i dtuiscint an duine ar an idirghníomhú idir solas agus ábhair mhaighnéadacha.
(Athrú Paradigm: is athrú as cuimse é a bhaineann le hathrú bunúsach ar phatrúin smaointeoireachta, luachanna agus bealaí eolais. Cosúil le hathrú ar chreataí teoiriciúla nó ar chórais theoiriciúil san eolaíocht, is éard atá i gceist le hathrú paradigm ná athscrúdú a dhéanamh ar an gcaoi a dtuigtear rudaí agus a athnuachan ar an gcaoi a gcuirtear síos orthu. Éilíonn sé orainn athmheasúnú bunúsach a dhéanamh ar choincheapa, teoiricí agus cleachtais atá ann cheana féin, rud a chuireann an réimse iomlán chun cinn ina iomláine.)
Domhan ina Damhsa Solas agus Maighnéadas le Chéile
Mar is eol dúinn go léir, is cosúil go bhfuil solas agus maighnéadas ina dhá fheiniméin fhisiceacha an-difriúla, ach i ndáiríre tá siad nasctha go dlúth. Is féidir le solas, an fhoinse fuinnimh dofheicthe, na mílte míle a thaisteal láithreach; agus is féidir le maighnéadas, an réimse fórsa mistéireach, rudaí a threorú chun bogadh ar bhealach treo. Tá an idirghníomhaíocht eatarthu cosúil leis an gcomhar intuigthe idir damhsóirí, ciúin ach lán de chumhacht.
Is féidir le solas, lena dhualacht tonncháithníneach, bogadh ar luas an tsolais agus fuinneamh a tharchur. Ar an láimh eile, is é maighnéadas an réimse fórsa a ghintear nuair a rothlaíonn leictreoin timpeall núicléas adaimh. Ach nuair a bhuaileann solas le maighnéadas, tarlaíonn rud iontach. Tá solas in ann imoibriú maighnéadach a spreagadh, agus is féidir le maighnéadas difear a dhéanamh ar iomadú solais. Tá sé mar go bhfuil nasc dofheicthe eatarthu, ag dul i bhfeidhm ar a chéile agus ag idirghníomhú lena chéile.
Tá an idirghníomhaíocht seo níos suntasaí fós sa domhan micreascópach. Nuair a bhuaileann fótón le maighnéad, bíonn athshondas aisteach idir an dá cheann. Ní malartú simplí fuinnimh é an t-athshondas seo, ach leibhéal níos doimhne de threá agus comhtháthú frithpháirteach. Tógann siad le chéile réimse leictreamaighnéadach casta agus eagraithe a ligeann do gach rud sa chruinne a nascadh.
Síneann an nasc seo, atá ann ní hamháin sa microcosm, go dtí an macracosm. Inár saol, úsáidtear solas agus maighnéadas i ngach áit. Ó chompáis go fóin phóca, ó theilifíseáin go ríomhairí, tá an t-idirghníomhú idir solas agus maighnéadas fíor-riachtanach taobh thiar de. Ligeann siad faisnéis a tharchur agus an domhan a fheidhmiú.
Cumas tonnta solais ascalaithe go tapa maighnéid a ionramháil
Idirghníomhartha fisiceacha bunúsacha a ath-shainmhíniú
Gan choinne athsainmhíníonn an taighde nua seo an tuiscint ar idirghníomhaíocht maighnéad solais agus is céim mhór chun cinn é i dtuiscint an duine ar dhinimic fhótamhaighnéadacha.
Nochtann fionnachtain na foirne teoiric nua: athsainmhíníonn cumas na comhpháirte maighnéadacha de thonnta solais ascalaithe go tapa maighnéid a ionramháil idirghníomhaíochtaí fisiceacha bunúsacha a ndearnadh faillí orthu le fada an lá toisc go bhfreagraíonn maighnéid níos moille ná radaíocht solais. Roimhe seo, nuair a bhí ábhair mhaighnéadacha agus radaíocht optúla i gcothromaíocht foirfe, deimhníodh go raibh idirghníomhaíocht idir an dá cheann ann. Ach go dtí seo, níor tugadh ach cur síos an-ghairid ar an gcaidreamh idir radaíocht éadrom agus ábhair mhaighnéadacha neamhchothromaithe.
Tuigtear go n-éilíonn an fhoireann taighde go bhfuil caidreamh simplí matamaitice idir aimplitiúid, minicíocht agus ionsú fuinnimh na n-ábhar maighnéadach a chuireann síos ar neart an idirghníomhaíochta. Baintear an réadú seo amach trí úsáid a bhaint as prionsabail atá seanbhunaithe sna pobail ríomhaireacht chandamach agus snáthoptaice chandamach ach nach bhfuil sna pobail spintronics agus maighnéadais.
Is bealach nua é bunphrionsabal na ríomhaireachta chandamach agus na optaic chandamach chun airíonna agus dlíthe na meicnic chandamach a úsáid chun faisnéis a phróiseáil agus a aistriú. Is féidir leis an mbealach nua seo cabhrú linn cumais próiseála faisnéise agus ríomhaireachta níos éifeachtaí agus níos cumhachtaí a bhaint amach, chomh maith le cabhrú linn iompar an tsolais a thuiscint agus a úsáid níos fearr.
Sa ríomhaireacht chandamach, bainimid úsáid as giotán chandamach mar aonad bunúsach ríomh, a bhfuil cumas speisialta aige a bheith i dhá stát, 0 agus 1, ag an am céanna, ar a dtugtar stát superposition. Trí úsáid a bhaint as an maoin stáit forshuite seo, is féidir linn próiseáil faisnéise agus ríomh níos éifeachtaí agus níos cumhachtaí a dhéanamh.
Agus i optaic chandamach, déanaimid staidéar ar iompar agus airíonna an tsolais ag an leibhéal chandamach. Is féidir cur síos a dhéanamh ar fheiniméin amhail nádúr cáithníní an tsolais, trasnaíocht agus díraonadh an tsolais i dteanga na meicnic chandamach. Trí na staidéir seo, is féidir linn iompar an tsolais a thuiscint níos fearr agus an tuiscint seo a úsáid chun teicneolaíochtaí agus feidhmchláir nua a fhorbairt.
Mar sin bhain an fhoireann taighde úsáid as coincheapa ón bhfisic chandamach chun staidéar a dhéanamh ar stáit neamhchothromaíochta in ábhair mhaighnéadacha, agus ag an am céanna léirigh siad an bun-smaoineamh gur féidir le maighnéid freagairt do sholas ar scálaí ama gearra. Le haghaidh bíoga léasair ultrashort sách láidir, is féidir leis an maighnéadú freagairt laistigh den tréimhse optúil, mar sin ní gá ach an chothromóid LLG a mheas (Is cothromóid bhunúsach é an chothromóid LLG a chuireann síos ar iompar dinimiciúil maighnéid, agus úsáidtear go forleathan é i maighnéadas, leictreamaighnéadas, agus réimsí eile.) sa réimse maighnéadach optúil, is féidir rialú optúil maighnéadaithe a bhaint amach.
Tá tábhacht mhór réabhlóideach ag baint leis an gconclúid seo agus réitíonn sé an bealach d’fhorbairt teicneolaíochtaí stórála ardluais faoi rialú optúil, go háirithe cuimhne rochtana randamach maighnéadoresistive (MRAM), agus braiteoirí optúla nuálacha.