Een team van onderzoekers verbonden aan verschillende instellingen in Duitsland en Polen heeft bij kamertemperatuur aangedreven ruimte-tijdkristallen aangetoond. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , de groep beschrijft het toepassen van theorieën rond ruimte-tijdkristallen op magnons en hoe ze daardoor elektronenspin konden exploiteren op een manier die nuttig zou kunnen zijn in informatietechnologietoepassingen.

Kristallen worden gedefinieerd door zich herhalende patroonstructuren. Ander onderzoek (door Frank Wilczek in 2012) heeft gesuggereerd dat ruimte-tijdkristallen op vergelijkbare manieren worden gedefinieerd met structuren die zich herhalen in zowel tijd als ruimte. Meer recent werk heeft geleid tot het beschrijven van routekaarten voor het maken ervan in een laboratoriumomgeving. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben magnons (quasideeltjes die collectieve excitaties zijn van de spinstructuur van elektronen in een kristal) gebruikt om aangedreven ruimte-tijdkristallen te realiseren in een omgeving met kamertemperatuur. De hoop is dat dergelijke structuren, met hun nieuwe staat van materie, kan worden gebruikt om informatie op te slaan met veel meer energie-efficiëntie dan de technologieën die nu in gebruik zijn.

Om hun ruimte-tijdkristallen te maken, de onderzoekers plaatsten een stuk nikkel-ijzerlegering in een radiofrequentieveld. Dit resulteerde in de creatie van opgewonden magnons, die hen ertoe aanzette een dynamisch patroon aan te nemen - de onderzoekers beschreven ze als vergelijkbaar met ballen op een pooltafel, hoewel in dit geval alle ballen keerden terug naar hun oorspronkelijke posities nadat ze het radiofrequentieveld hadden verlaten.

De onderzoekers maakten afbeeldingen van hun kristallen met behulp van röntgenmicroscopie en gebruikten de afbeeldingen vervolgens om andere magnons naar degenen te drijven die ze hadden gemaakt. Dit resulteerde in de verstrooiing van de nieuw geïntroduceerde magnonen in patronen die vergelijkbaar waren met die van gewone kristallen. Het resulteerde ook in de productie van kortere magnonen (zo klein als 100 nm golflengten) met afstembare golflengten - afstemming kon worden bereikt door de kenmerken van het radiofrequentieveld te veranderen. De onderzoekers merken op dat het kunnen herconfigureren van ruimte-tijdkristallen met behulp van hun methode in een omgeving met kamertemperatuur, de constructie mogelijk zou maken van nieuwe informatietechnologie-apparaten die veel minder energie verbruiken.

© 2021 Science X Network