Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Κρήτης μαγνητίζουν υλικά χρησιμοποιώντας φως

Ένα νέο τρόπο για να μαγνητίζουν υλικά χρησιμοποιώντας φως, ανακάλυψαν ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Κρήτης και το Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας, σε συνεργασία με αμερικανούς επιστήμονες από το Ερευνητικό Κέντρο Ames. Η έρευνα στο πεδίο της μαγνητοπτικής τεχνολογίας ανοίγει, πλέον, το δρόμο για τη δημιουργία ηλεκτρονικών συσκευών, που θα λειτουργούν με ταχύτητες τουλάχιστον 10 Τerahertz, αντί για 10 Gigahertz, όπως συμβαίνει μέχρι σήμερα.

Η ανακάλυψη του φαινομένου του λεγόμενου «κβαντικού φεμτομαγνητισμού» έγινε από την ερευνητική ομάδα του καθηγητή Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης και του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του ΙΤΕ Ηλία Περάκη, σε συνεργασία με την ομάδα του επίκουρου καθηγητή Φυσικής του Πανεπιστημίου της Αϊόβα και του Εργαστηρίου Ames των ΗΠΑ Jigang Wang και δημοσιεύτηκε στο διεθνούς κύρους περιοδικό «Nature».

Φωτίζοντας οξείδια του μαγγανίου με εξαιρετικά βραχείς παλμούς λέιζερ, οι ερευνητές κατάφεραν μέσα σε ένα δισεκατομμυριοστό του χιλιοστού του δεκάτου του δευτερολέπτου (100 φεμτοδευτερόλεπτα) να αλλάξουν τη μαγνητική τους κατάσταση από αντιφερρομαγνήτη σε φερρομαγνήτη. Με αυτό τον τρόπο, κατόρθωσαν να μαγνητίσουν την ύλη με ταχύτητα 1.000 φορές μεγαλύτερη από εκείνη στις πιο γρήγορες μαγνητικές μνήμες ηλεκτρονικών υπολογιστών. Αυτού του είδους οι γρήγορες αλλαγές της μαγνητικής κατάστασης αποτελούν τη βάση ενός «μαγνητικού διακόπτη», με ευρείες εφαρμογές, από γρήγορες μνήμες και σκληρούς δίσκους, μέχρι τη συλλογή ενέργειας με μελλοντικά φωτοβολταϊκά συστήματα.

«Μια από τις προκλήσεις που αντιμετωπίζει η υλοποίηση της μαγνητικής εγγραφής, ανάγνωσης, αποθήκευσης, και επεξεργασίας δεδομένων, είναι η ταχύτητα. Η τεχνολογία επιτάσσει η σημερινή ταχύτητα να αυξηθεί κατά μερικές τάξεις μεγέθους, σε πολλά terahertz. Στο μέλλον, τέτοιες συσκευές θα πρέπει να “σκέφτονται”μέσα σε απίστευτα μικρούς χρόνους μερικών φεμτοδευτερολέπτων, δηλαδή μέσα σε δισεκατομμυριοστά του χιλιοστού του δεκάτου του δευτερολέπτου. Εμείς δείξαμε ότι μπορούν να το πετύχουν, αν τις μάθουμε κβαντομηχανική και τις φωτίσουμε με υπερβραχείς παλμούς φωτός λέιζερ», λέει ο δρ. Περάκης.

Η πειραματική επιβεβαίωση της παραπάνω ιδέας έγινε από την ομάδα του Jigang Wang στο Εργαστήριο Ames του υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, με βάση τη θεωρία που ανέπτυξε η ελληνική επιστημονική ομάδα στην Κρήτη. «Τα αποτελέσματά μας ανοίγουν ένα νέο δρόμο, που μπορεί να οδηγήσει την τεχνολογία να επιτύχει το άνω επιτρεπτό όριο ταχύτητας επεξεργασίας της πληροφορίας. Αυτό είναι μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της σπιντρονικής, δηλαδή της νέας τεχνολογίας που θα βασίζεται στο “σπιν”, αντί στο φορτίο του ηλεκτρονίου, όπως οι σημερινές ηλεκτρονικές συσκευές», επεσήμανε ο καθηγητής.

ΑΠΕ, ΙΤΕ, Nature