Przełom w mapowaniu fal magnetycznych może przyspieszyć działanie telefonu
Międzynarodowy zespół naukowców dokonał przełomu, który może na nowo zdefiniować rozwój urządzeń elektronicznych, takich jak smartfony czy laptopy. W badaniach prowadzonych przez uczonych z Uniwersytetu Durham, Yorku, Uppsali oraz Uniwersytetu Waszyngtońskiego po raz pierwszy udało się zaobserwować magnony w skali nanometrowej. Magnony, czyli fale spinowe powstające w wyniku kolektywnego ruchu momentów magnetycznych, mogą potencjalnie zastąpić tradycyjne przepływy prądu elektrycznego – a to oznacza szansę na znacznie szybszy i bardziej energooszczędny przesył danych.
Przełomowe badania prowadzone były z użyciem zaawansowanego mikroskopu elektronowego, który umożliwił bezpośrednie mapowanie i spektroskopowe wykrycie magnonów w strukturze kryształu tlenku niklu. Do tej pory istniała jedynie teoretyczna możliwość obserwacji tych fal w tak małej skali – teraz udało się tego dokonać z niespotykaną wcześniej precyzją. To pierwsza taka detekcja na świecie, co stanowi kamień milowy nie tylko dla fizyki materii skondensowanej, ale i dla przyszłości technologii użytkowej.
Dotychczasowe ograniczenia technologiczne uniemożliwiały naukowcom pełne zrozumienie, jak magnony zachowują się w najmniejszych strukturach materiałowych, zwłaszcza gdy skala zaczynała sięgać rozmiarów pojedynczych atomów. Teraz, dzięki dokonanym obserwacjom, możliwe staje się tworzenie nowych generacji podzespołów komputerowych, które nie będą bazować na elektronach, ale właśnie na falach magnona – eliminując tym samym niepożądane straty energii i ograniczenia wynikające z oporu elektrycznego.
Kluczowy wkład w sukces badania mieli naukowcy z Uniwersytetu Durham, którzy przeprowadzili jedne z pierwszych i najdokładniejszych obliczeń związanych z sygnałem spektroskopowym magnonów. Dzięki temu możliwe było ich bezpośrednie wykrycie i potwierdzenie istnienia. Profesor Quentin Ramasse, dyrektor laboratorium SuperSTEM w Wielkiej Brytanii, określił to odkrycie jako „wielki skok w dziedzinie mikroskopii elektronowej” i podkreślił jego unikalny charakter w skali światowej.
Kolejnym celem zespołu naukowców będzie pogłębienie wiedzy o właściwościach magnonów w innych materiałach i próba praktycznego zastosowania tego zjawiska w rzeczywistych urządzeniach. Jeśli badania zakończą się powodzeniem, możemy być świadkami nowej ery elektroniki – takiej, która nie tylko przyspieszy nasze urządzenia, ale także znacząco ograniczy ich zużycie energii.
Źródło: Uniwersytet w Durham
Czytaj też: Francuzi chcą zbudować elektrownię… na Księżycu! CNES uruchamia wyjątkowy projekt!
Grafika tytułowa: Jonas Leupe / Unsplash
