Wyobraźmy sobie materiał, który potrafi przechowywać i przetwarzać informacje kwantowe za pomocą światła, ładunku elektrycznego, drgań podobnych do dźwięku oraz magnetyzmu, a do tego umożliwia ich wzajemne przekształcanie – taki właśnie jest CrSBr, związek chemiczny złożony z chromu (Cr), siarki (S) i bromu (Br). Jest on stabilny w powietrzu i ma interesujące właściwości elektroniczne, optyczne i magnetyczne.
Rewolucja w kwantach
O swoim odkryciu w prestiżowym czasopiśmie „Nature Materials” piszą badacze z Uniwersytetu w Ratyzbonie. Jak wskazują naukowcy, CrSBr umożliwia precyzyjne kontrolowanie zjawisk ekscytonowych, czyli kwazicząstek powstających w półprzewodnikach, gdy elektron opuszcza swoje podstawowe poziomy energetyczne, pozostawiając po sobie tzw. dziurę. Elektron i dziura tworzą związany stan, nazywany właśnie ekscytonem.
Czytaj więcej
Kolejne spółki uruchamiają komputery kwantowe i otwierają je na komercyjne zastosowanie. Są dzięk...
Zespół fizyków kierowany przez prof. Ruperta Hubera udowodnił, że istnieje możliwość „włączania" i „wyłączania" uporządkowanego stanu magnetycznego CrSBr, a można tego dokonać za pomocą temperatury. Poniżej temperatury 132 K (czyli -141° C) materiał przechodzi w stan antyferromagnetyczny (oznacza to, że momenty magnetyczne są uporządkowane w przeciwnych kierunkach w sąsiednich warstwach), a ekscytony pozostają uwięzione w jednej warstwie i poruszają się wzdłuż jednego kierunku. Gdy temperatura rośnie ten półprzewodnik magnetyczny traci swój magnetyzm, a spinowe momenty elektronów stają się chaotyczne. W efekcie ekscytony uwalniają się z pojedynczych warstw i rozprzestrzeniają w sposób trójwymiarowy po całym materiale. Prof. Huber wskazuje, że w ten sposób da się sterować właściwościami związku, a taka „funkcjonalność” może zmienić reguły gry w elektronice i technologii informacyjnej.
Co niemieckie odkrycie zmieni w elektronice?
Naukowcy podają, iż dzięki odkryciu możliwa jest długofalowa wizja stworzenia maszyn kwantowych, które będą jednocześnie wykorzystywać fotony do przesyłania informacji, elektrony do jej przetwarzania, magnetyzm do przechowywania oraz fonony do modulacji i transformacji danych. Badania nad CrSBr mogą zapoczątkować więc erę materiałów, które działają jako „wielozadaniowe przełączniki kwantowe”.
