Magneettisten aaltojen hallinta suprajohteilla31.10.2023 Delftin teknillisen yliopiston kvanttifyysikot ovat osoittaneet ensimmäistä kertaa, että on mahdollista hallita ja manipuloida sirulla olevia spinaaltoja käyttämällä suprajohteita. Nämä magneeteissa olevat pienet aallot voivat tarjota vaihtoehdon elektroniikalle tulevaisuudessa. Science -lehdessä julkaistu tutkimus antaa fyysikoille ensisijaisesti uutta tietoa magneettien ja suprajohteiden välisestä vuorovaikutuksesta. "Spin-aallot ovat aaltoja magneettisessa materiaalissa, jota voimme käyttää informaation välittämiseen", selittää koetta johtanut Michael Borst. "Koska spinaallot voivat olla lupaava rakennuspalikka energiatehokkaalle elektroniikan korvaajalle, tutkijat ovat etsineet tehokasta tapaa ohjata ja manipuloida spinaaltoja jo vuosia." Teoria ennustaa, että metallielektrodit ohjaavat spinaaltoja, mutta fyysikot ovat harvoin nähneet tällaisia vaikutuksia kokeissa tähän mennessä. "Tutkijaryhmämme läpimurto on se, että osoitamme, että voimme todellakin hallita spinaaltoja oikein, jos käytämme suprajohtavaa elektrodia", sanoo Toeno van der Sar, kvanttinanotieteen laitoksen apulaisprofessori. Se toimii seuraavasti: Spin-aalto synnyttää magneettikentän, joka puolestaan synnyttää suprajohteessa supravirran. Tämä supervirta toimii peilinä spinaallolle. Suprajohtava elektrodi heijastaa magneettikentän takaisin spin-aaltoon. Suprajohtava peili saa spinaallot liikkumaan ylös ja alas hitaammin, mikä tekee aalloista helposti hallittavissa. Borst sanoo: "Kun spinaallot kulkevat suprajohtavan elektrodin alta, käy ilmi, että niiden aallonpituus muuttuu täysin. Ja muuttamalla elektrodin lämpötilaa hieman, voimme virittää muutoksen suuruuden erittäin tarkasti." "Aloitimme ohuella magneettikerroksella yttriumrautagranaattia (YIG), joka tunnetaan maan parhaana magneetina. Sen päälle asetimme suprajohtavan elektrodin ja toisen elektrodin spin-aaltojen indusoimiseksi. Jäähdyttämällä -268 asteeseen sai elektrodin suprajohtavaan tilaan", Van der Sar sanoo. "Oli hämmästyttävää nähdä, että spin-aallot aina vain hidastuivat mitä kylmemmällä mennään. Se antaa meille ainutlaatuisen kahvan spinaaltojen käsittelyyn; voimme kääntää niitä, heijastaa niitä, saada ne resonoimaan ja paljon muuta. Mutta se antaa meille myös valtavasti uusia oivalluksia suprajohteiden ominaisuuksiin." Tutkijat käyttivät timantissa olevia elektroneja spinaaltojen magneettikenttien antureina. Sen avulla tutkijat saattoivat katsoa läpinäkymättömän suprajohteen läpi alla olevia spinaaltoja. Tutkijoiden mukaan löytö avaa oven: suprajohtavat elektrodit mahdollistavat lukemattomia uusia ja energiatehokkaita spin-aaltopiirejä. Nyt voidaan suunnitella spinaalloille ja suprajohtimiin perustuvia laitteita kuten spintroniikkaversiota taajuussuodattimista tai resonaattoreista tai piireinä, jotka voivat toimia transistoreina tai liittiminä kvanttitietokoneen kubittien välillä." Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.