خب قصه از اینجا شروع میشه که یه تیم بینالمللی از دانشمندها به رهبری دانشگاه لنکستر، یه روش جدید پیدا کردن که میشه آهنرباها رو فقط با یه ذره نورِ خیلی سریع کنترل کرد! حالا منظورم از “خیلی سریع” اینه که این پالسهای نور کمتر از یه تریلیونیوم ثانیه (یعنی یه فمتوثانیه!) طول میکشن. واقعاً به چشم زدن هم نمیرسه!
ایدهشون اینه که دیگه لازم نیست به آهنرباها دست بزنیم یا کلی انرژی مصرف کنیم. همین یه فلش کوتاه نوری کافیه تا حرکت مغناطیسی عجیبی رو راه بندازه که اندازهش تا ۱۰ برابر از حالت عادی بیشتره!
چرا اینقدر هیجانانگیزه؟ چون اونا فهمیدن یه سری اثرات الکترونیکی ریز و موذی (!) تو مواد باعث میشه واکنش آهنرباها به نور خیلی بیشتر شه. یعنی ریزترین تغییرات توی مدارهای الکترون (مدار یا orbital یعنی مسیری که الکترون دور هسته اتم میچرخه) میتونن واکنش مغناطیسی رو کلی تقویت کنن!
حالا ماجرای تحقیق این شکلی بوده: دوتا ماده مغناطیسی که از نظر ویژگی به هم شبیه بودن اما آرایش الکترونی متفاوت داشتن رو گذاشتن زیر نور فوق سریع. جالب اینجاست که تو یکی از مواد، اون جفت شدن حرکت مداری و چرخش الکترون (بهش میگن spin-orbit coupling؛ یعنی وقتی اسپین الکترون -اسپین یه جور خاصیت شبیه فرفره بودن الکترون هست- به مدار حرکتش گره میخوره) باعث شد که تاثیر نور وحشتناک بیشتر بشه! یعنی جهت اسپینی که نور توش انداخته بود تا ده برابر بیشتر از مورد دیگه منحرف شد!
نتیجه اینه که مدار الکترونی نقش کلیدی تو کنترل مغناطیسی داره و نشون میده فقط با نور (بدون هیچ اتصالی یا تماس فیزیکی!) میشه آهنرباها رو خیلی کارآمد هدایت کرد. نور عملاً میتونه با این کوپلینگ مداری-اسپینی، تکونه (یا همون momemtum زاویهای) رو شدیدتر انتقال بده. این یعنی میشه خیلی سریع و موثر جهت مغناطیس رو تغییر داد، حتی گاهی کل جهت رو برعکس کرد! و خب این دقیقاً همون چیزیه که تو ذخیره داده مغناطیسی بهش نیاز داریم؛ جایی که اطلاعات به شکل “۰” و “۱” بر اساس جهت آهنربا ذخیره میشه.
پس چرا این مهمه؟ چون الان تو هرچیزی از دیتا سنترها (که مثل قلب اینترنت دادهها رو نگه میدارن)، تا گوشیها و کامپیوترها، مواد مغناطیسی حضور دارن. سنسورای مغناطیسی توی گوشیها جهتیابی و موقعیتیابی رو هندل میکنن. اگه بشه با استفاده از نور، بدون اتلاف حرارت و انرژی مثل جریان برق، آهنرباها رو کنترل کرد، هم کارآیی میره بالا، هم دستگاهها خنکتر و سریعتر میشن!
خود دکتر روستیلاف میخایلوفسکی (اسم خفنشه، سرپرست پژوهش!) گفته: “ما مطمئنیم این کشف باعث میشه پژوهشهای بیشتری روی مکانیزمای فوق سریع و مؤثر کنترل مغناطیس برای تکنولوژیهای کوانتومی آینده انجام بشه!” (تکنولوژی کوانتومی یعنی فناوریهایی که از قوانین عجیب و غریب کوانتوم استفاده میکنن، مثلاً کامپیوترهای فوق سریعی که اطلاعات رو روی اتمها و فوتونها ذخیره میکنن).
اینا میخوان قدم بعدی سراغ مواد دیگهای برن که کوپلینگ مداری-اسپینی قویتری دارن و کارشون رو با روشهای نوری بازم دقیقتر کنن تا بشه تو دنیای واقعی هم استفادهشون کرد.
در کل نتیجه این تحقیق اینه: حرکتهای مرموز الکترونها میتونن راههای قدرتمندی رو واسه کنترل آهنرباها فقط با نور جلوی پامون بذارن و ما رو یه قدم دیگه به کنترل ماده مغناطیسی با بالاترین سرعت ممکن نزدیکتر کنن!
این مقاله هم تو ژورنال معتبر Physical Review Letters چاپ شده (اونجا کلی مقاله فیزیکی خفن درمیاد!). قراره تکنولوژی فردای ما رو همین ایدهها بسازن، شاید یه روز دیگه برای ذخیره عکسها و اطلاعات تو هارد و گوشی، فقط کافی باشه یه نور کوچیک بزنیم و همه چی عوض شه!
منبع: +
