Die Messung von änderungen im Magnetfeld, um Wege zu finden, Sie zu überwinden, konventionelle Elektronik

Forscher auf der ganzen Welt sind ständig auf der Suche nach Möglichkeiten, zu verbessern oder zu transzendieren die Möglichkeiten von elektronischen Geräten, die scheinen zu sein, erreichen Ihre theoretischen Grenzen. Zweifellos einer der wichtigsten Vorteile der elektronischen Technologie ist seine Geschwindigkeit, die, wenn auch hoch, kann noch übertroffen werden, indem in Größenordnungen, die durch andere Ansätze, die noch nicht kommerziell verfügbar.

Ein möglicher Weg, der hervorragenden traditionellen Elektronik ist durch die Verwendung von antiferromagnetischen (AFM) Materialien. Die Elektronen der AFM Materialien spontan schließen sich in der Weise, dass die gesamte Magnetisierung des Materials ist praktisch null. In der Tat, die Reihenfolge der AFM-material kann quantifiziert werden, in dem, was ist bekannt als die ‚ordnungsparameter‘. Jüngste Studien haben sogar gezeigt, dass die AFM-parameter für die Reihenfolge kann ‚geschaltet‘ (das heißt, ändern Sie es von einem bekannten Wert zu einem anderen, wirklich schnell) mit Hilfe von Licht oder elektrischen Strom, was bedeutet, dass die AFM-Materialien könnten die Bausteine des zukünftigen elektronischen Geräten.

Allerdings die Dynamik der Auftrags-switching-Prozess nicht verstanden werden, denn es ist sehr schwierig zu Messen und die änderungen in der AFM, um die parameter in Echtzeit mit hoher Auflösung. Aktuelle Ansätze beruhen auf der Messung nur bestimmte Phänomene während der AFM-Reihenfolge wechseln und zu versuchen, zu erhalten, das volle Bild von dort, die nachweislich unzuverlässig sind für das Verständnis anderer komplizierter Phänomene im detail. Daher, ein Forscherteam unter der Leitung von Prof. Takuya Satoh aus Tokyo Tech und Forscher von der ETH Zürich eine Methode entwickelt, gründlich Messung der Veränderungen in der AFM-Ordnung eines YMnO3-Kristall induziert durch optische Anregung (mit einem laser).

Das größte problem, dass die Forscher adressiert war die angebliche „Unmöglichkeit“ der die Unterscheidung zwischen Elektronen-Dynamik und die Veränderungen in der AFM-Ordnung in Echtzeit, die sowohl induziert, wenn gleichzeitig das material ist aufgeregt, um zu provozieren, um-parameter Umschalten und während der Messungen. Sie beschäftigt eine Licht-basierte mess-Methode namens „second-harmonic generation‘, deren output Wert wird direkt an die AFM, um die parameter, und in Kombination mit Messungen von anderen Licht-basierten Phänomen bezeichnet die Faraday-Effekt. Dieser Effekt tritt auf, wenn eine bestimmte Art von Licht oder laser bestrahlt wird, die auf magnetisch geordneten Materialien; im Fall von YMnO3, dieser Effekt ändert seinen AFM, um die parameter in eine vorhersehbare und verständliche Weise. Dies war der Schlüssel zu Ihrer Vorgehensweise, so dass Sie zu trennen, den Ursprung und die Natur von mehreren gleichzeitigen Quanten-Phänomene, die Auswirkungen auf die Messungen der beiden Methoden unterschiedlich.

Die Kombination dieser beiden unterschiedlichen Messverfahren, die Forscher geschafft, vollständig zu charakterisieren die Veränderungen, die im AFM, um die parameter in Echtzeit mit ultraschnellen Auflösung. „Die vorgeschlagenen Allgemeinen Ansatz ermöglicht uns den Zugriff auf die order-parameter Dynamik auf Zeitskalen von weniger als einer Billionstel Sekunde“, erklärt Prof. Satoh. Der dargestellte Ansatz ist von entscheidender Bedeutung für ein besseres Verständnis der inneren Abläufe des antiferromagnetischen Materialien. „Präzise und Gründliche Verfolgung der Variationen in der Reihenfolge der parameter ist unerlässlich für das Verständnis der komplexen Dynamik, die während ultrafast switching und andere AFM-Phänomene“, erklärt Prof. Satoh. Das tool der Forscher soll nun genutzt werden, zur Durchführung von mehr Forschung und hoffentlich auch über die Entwicklung der revolutionären elektronischen Geräte mit beispielloser Geschwindigkeit.