——–과학자들은 빛의 번쩍임으로 물질의 본질을 바꿨습니다.

공상 과학 소설처럼 들릴 수도 있지만, 이 획기적인 발전은 현실입니다. Davide Bossini가 이끄는 콘스탄츠 대학의 물리학자 팀은 이를 가능하게 하는 실험 기술을 개발했습니다. 레이저 펄스를 사용하여 마그논 쌍(스핀파의 양자)을 일관되게 자극함으로써 연구원들은 정보 기술과 양자 연구 모두에 영향을 미칠 수 있는 놀라운 효과를 달성했습니다. 그들의 연구 결과는 과학 발전.

마그논 기반 기술

더 깊이 들어가기 전에 마그논이 무엇인지, 왜 중요한지 이해하는 것이 도움이 됩니다. 현대 사회는 인공지능과 ‘사물인터넷’을 통해 엄청난 양의 데이터를 생성합니다. 현재의 정보 시스템은 이미 압박을 받고 있으며 데이터 병목 현상으로 인해 기술 발전이 둔화될 위험이 있습니다.

제안된 해결책 중 하나는 정보를 전달하기 위해 전자 스핀, 더 나아가 함께 움직이는 많은 스핀의 파동을 사용하는 것입니다. 이러한 집단적 스핀 진동을 마그논이라고 합니다. 이는 파동처럼 행동하고 레이저로 조작할 수 있어 잠재적으로 테라헤르츠 주파수에서 데이터 전송 및 저장이 가능합니다.

그러나 지금까지 과학자들은 빛을 사용하여 가장 낮은 주파수에서만 마그논을 자극할 수 있었기 때문에 잠재력이 제한되었습니다. 미래 기술에 마그논을 활용하려면 연구자는 마그논의 주파수, 진폭 및 수명을 조정할 수 있어야 합니다. Konstanz 팀은 이제 정확히 이를 수행할 수 있는 방법을 찾았습니다. 물질의 최고 주파수 자기 공명인 마그논 쌍을 직접 자극함으로써 그들은 강력하고 새로운 형태의 제어를 발견했습니다.

엄청난 놀라움

Davide Bossini는 “이 결과는 우리에게 매우 놀라운 일이었습니다. 어떤 이론도 이를 예측한 적이 없습니다.”라고 말했습니다. 프로세스가 작동할 뿐만 아니라 놀라운 효과도 있습니다. 레이저 펄스를 통해 고주파수 마그논 쌍을 구동함으로써 물리학자들은 비열적 방식으로 다른 마그논의 주파수와 진폭, 즉 재료의 자기 특성을 변경하는 데 성공했습니다. “모든 고체에는 전자 전이, 격자 진동, 자기 여기 등 고유한 주파수 세트가 있습니다. 모든 재료는 고유한 방식으로 공명합니다.”라고 Bossini는 설명합니다. 새로운 프로세스를 통해 영향을 받을 수 있는 것은 바로 이 주파수 집합입니다. “이것은 물질의 성질, 즉 물질의 ‘자기 DNA’, 즉 ‘지문’을 변화시킵니다. 당분간은 사실상 새로운 특성을 지닌 다른 물질이 되었습니다.”라고 Bossini는 말합니다.

“이 효과는 레이저 여기로 인한 것이 아닙니다. 원인은 온도가 아니라 빛입니다.”라고 Bossini는 확인합니다. “우리는 비열적 방식으로 재료의 주파수와 특성을 변경할 수 있습니다.” 장점은 분명합니다. 이 방법은 열 축적으로 인해 시스템이 느려지지 않고 미래의 데이터 저장과 테라헤르츠 속도의 빠른 데이터 전송에 사용될 수 있습니다.

이 공정의 기초로 뛰어난 첨단 기술 재료나 희토류가 필요하지 않으며 오히려 자연적으로 성장한 결정, 즉 철광석 적철광이 필요합니다. “헤마타이트(Haematite)는 널리 퍼져 있습니다. 수세기 전에 이미 항해용 나침반으로 사용되었습니다”라고 Bossini는 설명합니다. 이제 적철석이 미래의 양자 연구에도 사용될 가능성은 충분히 있습니다. Konstanz 팀의 결과는 새로운 방법을 사용하여 연구원들이 실온에서 빛에 의해 유도된 고에너지 마그논의 보스-아인슈타인 응축물을 생성할 수 있음을 시사합니다. 이는 광범위한 냉각 없이도 양자 효과를 연구할 수 있는 길을 열어줄 것입니다. 마술처럼 들리지만 이는 단지 기술과 최첨단 연구일 뿐입니다.

이 프로젝트는 공동 연구 센터 SFB 1432 “균형을 넘어서는 고전 및 양자 물질의 변동 및 비선형성”의 맥락에서 수행되었습니다.