Los científicos ven girar en un imán bidimensional

Todos los imanes, desde los simples recuerdos que cuelgan de su refrigerador hasta los discos que brindan memoria de computadora a las versiones poderosas que se usan en los laboratorios de investigación, contienen cuasipartículas giratorias llamadas Magnons. La dirección de rotación del cantante puede afectar la dirección de su vecino, afectando la rotación de su vecino, etc., dando como resultado lo que se conoce como ondas de espín. Es posible que la información viaje a través de ondas de espín de manera más eficiente que la electricidad, y los magnetones pueden actuar como «enlaces cuánticos» que «pegan» bits cuánticos en poderosas computadoras.

Los magnones tienen un enorme potencial, pero a menudo son difíciles de detectar sin las enormes piezas del equipo de laboratorio. Tales configuraciones son buenas para experimentos, pero no para desarrollar dispositivos, como dispositivos magnéticos y el llamado investigador de la Universidad de Columbia, Xiaoyang Zhu, dijo el investigador de la Universidad de Columbia. espentronica. Visión los magnones Sin embargo, se puede hacer mucho más simple con el material adecuado: un semiconductor magnético llamado bromuro de sulfuro de cromo (CrSBr) que se puede pelar en capas bidimensionales delgadas como un átomo, hecho en el laboratorio del profesor de química Xavier Roy.

En un nuevo artículo en templar la naturalezay Zhu y colaboradores de Columbia, la Universidad de Washington, la Universidad de Nueva York y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge muestran que los magnones en CrSBr pueden aparearse con otros semi partícula Se llama excitón y emite luz, proporcionando a los investigadores una forma de «ver» la cuasipartícula giratoria.

Cuando hicieron parpadear los magnetones con luz, observaron oscilaciones de excitones en el rango del infrarrojo cercano, que se puede ver casi a simple vista. «Por primera vez, podemos ver magnones con un ligero efecto visual», dijo Zhou.

El primer autor Yun Jun (Eunice) Bai, investigador postdoctoral en el laboratorio de Chu, dijo que los resultados podrían verse como una conversión cuántica, o la conversión de un «cuántico» de energía en otro. La energía de los excitones es cuatro veces mayor que la de los magnones; Ahora que están emparejados con tanta fuerza, podemos notar fácilmente pequeños cambios en los magnones, explicó Bai. Esta transducción puede algún día permitir a los investigadores construir redes de información cuántica que puedan tomar información de un giro. bit cuántico—que generalmente deben colocarse a milímetros de distancia entre sí— y convertirse en luz, una forma de energía que puede transmitir información hasta cientos de millas a través de fibras ópticas.

Tiempo de consolidación: cuánto tiempo oscilaciones Puede durar; también fue genial, dijo Zhou, ya que duró mucho más que el límite de cinco nanosegundos del experimento. Este fenómeno puede viajar a más de siete micrómetros y persistir incluso cuando los dispositivos CrSBr están hechos de solo dos delgadas capas atómicas, lo que aumenta la posibilidad de construir nanodispositivos espintrónicos. Estos dispositivos podrían algún día ser alternativas más eficientes a la electrónica actual. A diferencia de los electrones en la banda . corriente eléctrica que encuentran resistencia a medida que viaja, las partículas en realidad no se mueven en ola de giro.

A partir de aquí, los investigadores planean explorar el potencial de información cuantitativa de CrSBr, así como otros materiales candidatos. «En MRSEC y EFRC, estamos explorando las propiedades cuánticas de muchos materiales 2D que se pueden apilar como papeles para crear todo tipo de nuevos fenómenos físicos», dijo Chu.

Por ejemplo, si magnon-excitón El acoplamiento se puede encontrar en otros tipos de semiconductores magnéticos con propiedades ligeramente diferentes a las del CrSBr, y pueden emitir luz en una gama más amplia de colores.

«Estamos ensamblando la caja de herramientas para crear nuevos dispositivos con características personalizables», agregó Chu.