ساخت یک فراماده با ۱۰ برابر خاصیت مغناطیسی بیشتر

یک مطالعه توسط تیمی از محققان نشان داد که به دام انداختن نور در مواد مغناطیسی خواص ذاتی آن را افزایش می دهد.

به گزارش تکناک، این کار با توسعه لیزرهای مغناطیسی، حافظه‌های مغناطیسی-اپتیکی و برنامه‌های انتقال کوانتومی آینده، که همگی به آهنرباهایی وابسته هستند که پاسخ‌های جامد نوری دارند، مرتبط است.

این مطالعه که توسط Vinod M. Menon و گروه تحقیقاتی او در کالج شهری نیویورک (CCNY) رهبری شد، در مجله Nature منتشر شده است.

کار این تیم شامل یک فراماده یا متامتریال است که از کروم، گوگرد و برم ساخته شده است که متعلق به طبقه ای است که به عنوان مواد مغناطیسی واندروالس شناخته می شود. ابررسانای مغناطیسی حاوی اکسیتون های متصل به هم است که با برهمکنش های نوری قوی شبه ذرات نامیده می شوند. به همین دلیل، این ماده توانایی جذب نور را به خودی خود دارد. این تحقیق نشان می‌دهد که حساسیت‌های نوری این ماده به رویدادهای مغناطیسی بزرگ‌تر از آهنرباهای معمولی است.

از آنجایی که نور در داخل آهنربا به جلو و عقب باز می گردد، برهمکنش ها واقعاً افزایش می یابد. برای مثال، وقتی یک میدان مغناطیسی خارجی اعمال می کنیم، بازتاب نور نزدیک به فروسرخ بسیار تغییر می کند، ماده اساساً رنگ خود را تغییر می دهد. دکتر فلوریان دیرنبرگر، نویسنده اصلی این مطالعه، در بیانیه ای گفت: این یک پاسخ مغناطیسی-اپتیکی بسیار قوی است.

پدیده نادر

کنترل پدیده های الکترومغناطیسی هسته اصلی فناوری مدرن است. شما روی آهنرباها، نور، الکتریسیته، ذرات باردار یا هر ترکیبی از اینها کنترل دارید. از آنجایی که موقعیت‌های زیادی وجود ندارد که نور و مغناطیس به این شدت با هم تعامل داشته باشند، بسیاری از سیستم‌های مغناطیسی نوری نیاز به تشخیص نور حساس دارند.

منون، نویسنده ارشد و پروفسور CCNY می گوید: معمولاً، نور به شدت به مغناطیس پاسخ نمی دهد. به همین دلیل است که کاربردهای فناوری مبتنی بر اثرات مغناطیسی نوری اغلب به اجرای طرح های تشخیص نوری حساس نیاز دارند.

در مقابل، تیم متوجه شدند که وقتی نور وارد فرا ماده می شود، برهمکنش با اکسیتون ها را به گونه ای نشان می دهد که در داخل آن به دام افتاده است. این باعث می شود 10 برابر مغناطیسی تر شود.

رزلیند بوشاتی، دانشجوی تحصیلات تکمیلی گروه منون، که او نیز در کار آزمایشی مشارکت داشته است، می گوید: کاربردهای تکنولوژیکی مواد مغناطیسی امروزه بیشتر به پدیده های مغناطیسی-الکتریکی مربوط می شود. با توجه به چنین فعل و انفعالات قوی بین مغناطیس و نور، اکنون می توانیم امیدوار باشیم که روزی لیزرهای مغناطیسی ایجاد کنیم و ممکن است مفاهیم قدیمی حافظه مغناطیسی با کنترل نوری را مورد بازنگری قرار دهیم.

بخش تحقیقات مواد دفتر تحقیقات علمی نیروی هوایی ایالات متحده، بنیاد ملی علوم (NSF)، مرکز NSF CREST IDEALS، دارپا، و بنیاد تحقیقات آلمان، همگی بودجه تحقیقات CCNY را تامین کردند.