باز کردن قفل پتانسیل مواد مغناطیسی -یک روش نوری جدید برای تأیید فازهای توپولوژیکی

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۴ فوریه ۲۰۲۳
لینک منبع: Unlocking the Potential of Magnetic Materials – A New Optical Method To Verify Topological Phases

فازهای توپولوژیکی به سیستم‌های الکترونیکی محدود نمی‌شوند و همچنین می‌توانند در مواد مغناطیسی که توسط امواج مغناطیسی مشخص می‌شوند وجود داشته باشند که به‌عنوان مگنون شناخته می‌شوند. در حالی که دانشمندان روش‌هایی را برای تولید و اندازه‌گیری جریان‌های مگنون توسعه داده‌اند، هنوز به‌طور مستقیم فاز توپولوژیکی مگنون را مشاهده نکرده‌اند.

مگنون از طریق یک ماده مغناطیسی با برهم زدن نظم مغناطیسی آن حرکت می‌کند، شبیه به نحوه حرکت موج صوتی در هوا. این ترتیب را می‌توان به‌عنوان مجموعه‌ای از فرفره‌های چرخان با یک محور چرخشی خاص تصور کرد. اثر موج این است که محورهایی را که بالای آن‌ها دور آن می‌چرخند، کمی خم می‌کند.

فاز مگنون توپولوژیکی با کانال‌هایی مرتبط است که می‌توانند جریانی از مگنون را در امتداد لبه‌های نمونه حمل کنند. محققان امیدوارند که از چنین کانال‌های لبه‌ای برای انتقال اطلاعات در دستگاه‌های اسپینترونیک آینده، مشابه نحوه استفاده از جریان‌های الکتریکی برای انتقال سیگنال در دستگاه‌های الکترونیکی، استفاده شود. با این حال، قبل از تحقق چنین فناوری‌هایی، دانشمندان باید راهی برای تأیید اعتبار توپولوژیکی بودن یا نبودن یک فاز مغناطیسی پیدا کنند.

تیم تحقیقاتی بین اروپا و آمریکا دسته‌ای از مواد مغناطیسی را که ساختاری مشابه گرافن داشتند، مطالعه کردند و آن‌ها را در معرض نور لیزر با قطبش راست یا چپ قرار دادند، جایی که میدان الکتریکی لیزر در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت حول محور پرتو لیزر می‌چرخد. محققان نور پراکنده شده از مواد را تجزیه‌وتحلیل کردند و نشان دادند که اگر شدت پراکندگی برای دو قطبش متفاوت باشد، ماده در فاز توپولوژیکی است. برعکس، اگر تفاوتی در شدت نور پراکنده وجود نداشته باشد، ماده در فاز توپولوژیکی نیست. خواص نور پراکنده در نتیجه به‌عنوان شاخص‌های واضح فازهای توپولوژیکی در این مواد مغناطیسی عمل می‌کند.

امیل ویناس بوستروم، نویسنده اصلی این مقاله می‌گوید: «پراکندگی رامان یک تکنیک آزمایشی استاندارد است که در بسیاری از آزمایشگاه‌ها موجود است، که یکی از نقاط قوت این پیشنهاد است. علاوه‌بر این، نتایج ما کاملاً کلی است و به همان اندازه برای انواع دیگر سیستم‌های متشکل از فونون، اکسیتون یا فوتون کاربرد دارد.

در درازمدت، امید می‌رود که بتوان از مگنون‌ها برای ساخت دستگاه‌های فن‌آوری پایدار با مصرف انرژی بسیار کم‌تر استفاده کرد: «استفاده از جریان‌های مگنون توپولوژیک می‌تواند به‌طور بالقوه مصرف انرژی دستگاه‌های آینده را تا حدود ۱۰۰۰در مقایسه با دستگاه‌های الکترونیکی کاهش دهد. ویناس بوستروم می‌گوید: اگرچه تا زمانی که به آن نقطه برسیم، مشکلات زیادی وجود دارد که باید حل شوند.

این متن با استفاده از ربات ‌ترجمه مقالات فیزیک ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.