సాంకేతికత పరిశోధకులకు అయస్కాంతత్వాన్ని నియంత్రించడానికి శక్తివంతమైన సాధనాన్ని అందిస్తుంది మరియు వేగవంతమైన, చిన్న, మరింత శక్తి-సమర్థవంతమైన మెమరీ చిప్‌లను రూపొందించడంలో సహాయపడుతుంది.
MIT భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు కాంతిని మాత్రమే ఉపయోగించి ఒక పదార్థంలో కొత్త మరియు దీర్ఘకాలం ఉండే అయస్కాంత స్థితిని సృష్టించారు.
ఈ రోజు కనిపించే ఒక అధ్యయనంలో ప్రకృతి పరిశోధకులు టెరాహెర్ట్జ్ లేజర్‌ను ఉపయోగిస్తున్నారని నివేదిస్తున్నారు – ఇది సెకనుకు ట్రిలియన్ కంటే ఎక్కువ సార్లు డోలనం చేసే కాంతి మూలం – యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్ పదార్థంలోని అణువులను నేరుగా ప్రేరేపించడానికి. లేజర్ యొక్క డోలనాలు పదార్థం యొక్క పరమాణువుల మధ్య సహజ కంపనాలకు ట్యూన్ చేయబడతాయి, పరమాణు స్పిన్‌ల సమతుల్యతను కొత్త అయస్కాంత స్థితికి మార్చే విధంగా ఉంటాయి.
ఫలితాలు యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్ మెటీరియల్‌లను నియంత్రించడానికి మరియు మార్చడానికి కొత్త మార్గాన్ని అందిస్తాయి, ఇవి ఇన్ఫర్మేషన్ ప్రాసెసింగ్ మరియు మెమరీ చిప్ టెక్నాలజీని అభివృద్ధి చేసే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
ఫెర్రో అయస్కాంతాలు అని పిలువబడే సాధారణ అయస్కాంతాలలో, పరమాణువుల స్పిన్‌లు ఒకే దిశలో ఉంటాయి, మొత్తం సులభంగా ప్రభావితం చేయగల మరియు ఏదైనా బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క దిశలో లాగబడుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, యాంటీఫెరో అయస్కాంతాలు ఏకాంతర స్పిన్‌లతో అణువులతో కూడి ఉంటాయి, ప్రతి ఒక్కటి దాని పొరుగు నుండి వ్యతిరేక దిశలో ఉంటాయి. ఈ అప్, డౌన్, అప్, డౌన్ ఆర్డర్ తప్పనిసరిగా స్పిన్‌లను రద్దు చేస్తుంది, యాంటీఫెరో మాగ్నెట్‌లకు నికర జీరో మాగ్నెటైజేషన్ ఇస్తుంది, ఇది ఏదైనా అయస్కాంత లాగికి లోబడి ఉండదు.
యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్ మెటీరియల్ నుండి మెమరీ చిప్‌ను తయారు చేయగలిగితే, డొమైన్‌లు అని పిలువబడే మెటీరియల్‌లోని మైక్రోస్కోపిక్ ప్రాంతాలలో డేటాను “వ్రాయవచ్చు”. ఇచ్చిన డొమైన్‌లో స్పిన్ ఓరియంటేషన్‌ల యొక్క నిర్దిష్ట కాన్ఫిగరేషన్ (ఉదాహరణకు, అప్-డౌన్) క్లాసికల్ బిట్ “0”ని సూచిస్తుంది మరియు వేరొక కాన్ఫిగరేషన్ (డౌన్-అప్) అంటే “1.” అటువంటి చిప్‌పై వ్రాసిన డేటా బయటి అయస్కాంత ప్రభావానికి వ్యతిరేకంగా బలంగా ఉంటుంది.
దీని కోసం మరియు ఇతర కారణాల వల్ల, శాస్త్రవేత్తలు యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్ పదార్థాలు ఇప్పటికే ఉన్న అయస్కాంత-ఆధారిత నిల్వ సాంకేతికతలకు మరింత బలమైన ప్రత్యామ్నాయం అని నమ్ముతారు. ఏది ఏమైనప్పటికీ, ఒక అయస్కాంత స్థితి నుండి మరొకదానికి పదార్థాన్ని విశ్వసనీయంగా మార్చే విధంగా యాంటీఫెరో మాగ్నెట్‌లను ఎలా నియంత్రించాలనేది ప్రధాన అడ్డంకి.
“యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్ మెటీరియల్స్ దృఢంగా ఉంటాయి మరియు అవాంఛిత విచ్చలవిడి అయస్కాంత క్షేత్రాలచే ప్రభావితం కావు” అని MITలో డోనర్ ఫిజిక్స్ ప్రొఫెసర్ అయిన నుహ్ గెడిక్ చెప్పారు. “అయినప్పటికీ, ఈ దృఢత్వం రెండు అంచుల కత్తి; బలహీనమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలకు వాటి సున్నితత్వం ఈ పదార్థాలను నియంత్రించడం కష్టతరం చేస్తుంది.”
జాగ్రత్తగా ట్యూన్ చేయబడిన టెరాహెర్ట్జ్ లైట్‌ని ఉపయోగించి, MIT బృందం యాంటీఫెరో మాగ్నెట్‌ను నియంత్రించగలిగేలా కొత్త అయస్కాంత స్థితికి మార్చగలిగింది. మాగ్నెటిక్ డొమైన్‌ల స్థిరత్వం కారణంగా, తక్కువ శక్తిని ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు మరియు ఇప్పటికే ఉన్న పరికరాల స్థలంలో కొంత భాగాన్ని తీసుకుంటూ ఎక్కువ డేటాను నిల్వ చేసే మరియు ప్రాసెస్ చేసే భవిష్యత్ మెమరీ చిప్‌లలో యాంటీఫెరో మాగ్నెట్‌లను చేర్చవచ్చు.
“సాధారణంగా, ఇటువంటి యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్ పదార్థాలు నియంత్రించడం సులభం కాదు,” అని గెడిక్ చెప్పారు. “ఇప్పుడు వాటిని ట్యూన్ చేయడానికి మరియు సర్దుబాటు చేయడానికి మాకు కొన్ని గుబ్బలు ఉన్నాయి.”
Gedik కొత్త అధ్యయనం యొక్క సీనియర్ రచయిత, ఇందులో MIT సహ రచయితలు బాటిర్ ఇలియాస్, టియాన్‌చువాంగ్ లువో, అలెగ్జాండర్ వాన్ హోగెన్, జుక్వాన్ జాంగ్ మరియు కీత్ నెల్సన్‌లతో పాటు మాక్స్ ప్లాంక్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఫర్ ది స్ట్రక్చర్ అండ్ డైనమిక్స్ ఆఫ్ మ్యాటర్‌లో సహకారులు ఉన్నారు. జర్మనీ, స్పెయిన్‌లోని బాస్క్ కంట్రీ విశ్వవిద్యాలయం, సియోల్ నేషనల్ యూనివర్శిటీ మరియు ది న్యూయార్క్‌లోని ఫ్లాటిరాన్ ఇన్‌స్టిట్యూట్.
బ్యాలెన్స్ ఆఫ్
MITలోని గెడిక్ సమూహం క్వాంటం పదార్థాలను మార్చటానికి సాంకేతికతలను అభివృద్ధి చేస్తుంది, ఇందులో అణువుల మధ్య పరస్పర చర్యలు అన్యదేశ దృగ్విషయాలకు దారితీస్తాయి.
“సాధారణంగా, మేము వాటిని ప్రాథమికంగా కలిసి ఉంచే దాని గురించి మరింత తెలుసుకోవడానికి కాంతితో పదార్థాలను ఉత్తేజపరుస్తాము” అని గెడిక్ చెప్పారు. “ఉదాహరణకు, ఈ పదార్థం యాంటీఫెరో మాగ్నెట్ ఎందుకు, మరియు అది ఫెర్రో అయస్కాంతంగా మారే విధంగా మైక్రోస్కోపిక్ పరస్పర చర్యలను భంగపరిచే మార్గం ఉందా?”
వారి కొత్త అధ్యయనంలో, బృందం FePSతో కలిసి పనిచేసింది3 – దాదాపు 118 కెల్విన్‌ల (-247 డిగ్రీల ఫారెన్‌హీట్) క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్ దశకు మారే పదార్థం.
దాని పరమాణు వైబ్రేషన్‌లను ట్యూన్ చేయడం ద్వారా వారు పదార్థం యొక్క పరివర్తనను నియంత్రించవచ్చని బృందం అనుమానించింది.
“ఏదైనా ఘనపదార్థంలో, మీరు దానిని క్రమానుగతంగా అమర్చబడిన వివిధ అణువులుగా చిత్రీకరించవచ్చు మరియు అణువుల మధ్య చిన్న స్ప్రింగ్‌లు ఉంటాయి” అని వాన్ హోగెన్ వివరించాడు. “మీరు ఒక అణువును లాగితే, అది సాధారణంగా టెరాహెర్ట్జ్ పరిధిలో సంభవించే లక్షణ పౌనఃపున్యం వద్ద కంపిస్తుంది.”
అణువులు కంపించే విధానం వాటి స్పిన్‌లు ఒకదానితో ఒకటి ఎలా సంకర్షణ చెందుతాయి అనే దానితో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. ఫోనాన్‌లు అని పిలువబడే అణువుల సామూహిక వైబ్రేషన్‌ల వలె అదే పౌనఃపున్యం వద్ద డోలనం చేసే టెరాహెర్ట్జ్ మూలంతో అణువులను ప్రేరేపించగలిగితే, ఆ ప్రభావం అణువుల స్పిన్‌లను వాటి సంపూర్ణ సమతుల్య, అయస్కాంత ప్రత్యామ్నాయ అమరిక నుండి బయటకు నెట్టివేయగలదని బృందం వాదించింది. ఒకసారి బ్యాలెన్స్ లేకుండా పోయినప్పుడు, పరమాణువులు ఒక దిశలో మరొక దిశలో పెద్దగా స్పిన్‌లను కలిగి ఉండాలి, అంతర్లీనంగా అయస్కాంతీకరించని పదార్థాన్ని పరిమిత అయస్కాంతీకరణతో కొత్త అయస్కాంత స్థితికి మార్చే ఒక ప్రాధాన్య విన్యాసాన్ని సృష్టిస్తుంది.
“మీరు ఒకే రాయితో రెండు పక్షులను చంపగలరనే ఆలోచన ఉంది: మీరు అణువుల టెరాహెర్ట్జ్ వైబ్రేషన్‌లను ఉత్తేజపరుస్తారు, ఇది స్పిన్‌లకు జంటగా ఉంటుంది” అని గెడిక్ చెప్పారు.
షేక్ మరియు వ్రాయండి
ఈ ఆలోచనను పరీక్షించడానికి, బృందం FePS నమూనాతో పని చేసింది3 ఇది సియోల్ నేషనల్ యూనివర్శిటీలోని సహచరులచే సంశ్లేషణ చేయబడింది. వారు నమూనాను వాక్యూమ్ చాంబర్‌లో ఉంచారు మరియు దానిని 118 K వద్ద మరియు అంతకంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు చల్లబరిచారు. తర్వాత వారు ఒక ఆర్గానిక్ క్రిస్టల్ ద్వారా సమీప-ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లైట్ యొక్క పుంజాన్ని లక్ష్యంగా చేసుకుని టెరాహెర్ట్జ్ పల్స్‌ను రూపొందించారు, ఇది కాంతిని టెరాహెర్ట్జ్ ఫ్రీక్వెన్సీలుగా మార్చింది. వారు ఈ టెరాహెర్ట్జ్ కాంతిని నమూనా వైపు మళ్లించారు.
“ఈ టెరాహెర్ట్జ్ పల్స్ నమూనాలో మార్పును సృష్టించడానికి మేము ఉపయోగిస్తాము” అని లువో చెప్పారు. “ఇది నమూనాలో కొత్త రాష్ట్రాన్ని ‘వ్రాయడం’ లాంటిది.”
పల్స్ పదార్థం యొక్క అయస్కాంతత్వంలో మార్పును ప్రేరేపించిందని నిర్ధారించడానికి, బృందం నమూనా వద్ద రెండు సమీప-ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లేజర్‌లను లక్ష్యంగా చేసుకుంది, ప్రతి ఒక్కటి వ్యతిరేక వృత్తాకార ధ్రువణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. టెరాహెర్ట్జ్ పల్స్ ప్రభావం చూపకపోతే, పరిశోధకులు ప్రసారం చేయబడిన ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లేజర్‌ల తీవ్రతలో ఎటువంటి తేడాను చూడకూడదు.
“ఒక వ్యత్యాసాన్ని చూడటం వల్ల పదార్థం ఇకపై అసలు యాంటీఫెరో మాగ్నెట్ కాదని మాకు చెబుతుంది మరియు అణువులను కదిలించడానికి టెరాహెర్ట్జ్ కాంతిని ఉపయోగించడం ద్వారా మనం కొత్త అయస్కాంత స్థితిని ప్రేరేపిస్తున్నాము” అని ఇలియాస్ చెప్పారు.
పదేపదే చేసిన ప్రయోగాలలో, ఒక టెరాహెర్ట్జ్ పల్స్ మునుపు యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్ పదార్థాన్ని కొత్త అయస్కాంత స్థితికి విజయవంతంగా మార్చిందని బృందం గమనించింది – ఈ పరివర్తన లేజర్ ఆఫ్ చేయబడిన తర్వాత కూడా చాలా కాలం పాటు, అనేక మిల్లీసెకన్ల పాటు కొనసాగింది.
“ప్రజలు ఈ కాంతి-ప్రేరిత దశ పరివర్తనలను ఇతర సిస్టమ్‌లలో ఇంతకు ముందు చూశారు, కానీ సాధారణంగా వారు పికోసెకండ్ క్రమం మీద చాలా తక్కువ కాలం జీవిస్తారు, ఇది సెకనులో ట్రిలియన్ వంతు” అని గెడిక్ చెప్పారు.
కేవలం కొన్ని మిల్లీసెకన్లలో, శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పుడు మంచి సమయాన్ని కలిగి ఉండవచ్చు, ఈ సమయంలో వారు తాత్కాలిక కొత్త స్థితి యొక్క లక్షణాలను దాని స్వాభావిక యాంటీఫెరో మాగ్నెటిజంలో స్థిరపడటానికి ముందు పరిశోధించవచ్చు. అప్పుడు, వారు యాంటీఫెరో మాగ్నెట్‌లను సర్దుబాటు చేయడానికి మరియు తదుపరి తరం మెమరీ నిల్వ సాంకేతికతలలో వాటి వినియోగాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి కొత్త నాబ్‌లను గుర్తించగలరు.
