Kvantgenombrott

När laserljus gör material magnetiska

Kvantteknologins potential är enorm men är idag till stor del begränsad till laboratoriernas extremt kalla miljöer. Nu har forskare vid Stockholms universitet, Nordiska institutet för teoretisk fysik och Ca’ Foscari-universitetet lyckats visa hur man med hjälp av laserljus kan framkalla kvantbeteenden i rumstemperatur – och få icke magnetiska material att bli magnetiska. Genombrottet förväntas bana väg för snabbare och mer energieffektiva datorer, informationsöverföring och datalagring.

Inom ett par decennier förväntas kvantteknologins framfart revolutionera flera viktiga samhällsområden och bana väg för helt nya teknologiska möjligheter inom kommunikation och energi. Av speciellt intresse är kvantpartiklarnas egendomliga och bisarra egenskaper – som avviker helt från den klassiska fysikens lagar och kan få material att bli magnetiska eller supraledande. Genom att öka förståelsen för exakt hur och varför den här typen av kvanttillstånd uppstår är målet att kunna kontrollera och manipulera material till att få kvantmekaniska egenskaper.

Hittills har forskarna endast lyckats skapa kvantbeteenden, såsom magnetism och supraledning, vid extremt kalla temperaturer. Kvantforskningens potential är därför än så länge begränsad till laboratoriemiljöer.

Nu har forskare från Stockholms universitet, Nordiska institutet för teoretisk fysik (NORDITA)*, University of Connecticut, SLAC National Accelerator Laboratory i USA, National Institute for Materials Science i Tsukuba i Japan, Elettra-Sincrotrone Trieste, ‘Sapienza’ University of Rome och Ca’ Foscari-universitetet i Venedig för första gången någonsin kunnat visa hur man med hjälp av laserljus kan framkalla magnetism i ett icke magnetiskt material i rumstemperatur. I studien, publicerad i Nature, har forskarna utsatt ett kvantmaterial baserat på titan och strontium för korta men intensiva laserstrålar – och på så sätt framkallat magnetism.

– Vår nya metod bygger på att ljuset stör och ”lurar” atomer och elektroner i det här materialet och får dem att cirkulera i strömmar som gör det lika magnetiskt som en kylskåpsmagnet. Vi har kunnat göra det genom att utveckla en ny ljuskälla i fjärrinfrarött med en polarisation med "korkskruvs"-form. Det här är första gången vi under ett experiment har kunnat framkalla och tydligt se hur materialet blir magnetiskt i vanlig rumstemperatur. Dessutom tillåter vår metod att göra magnetiska material av många isolatorer, eftersom magneter vanligtvis är gjorda av metaller. På sikt öppnar detta för helt nya tillämpningar i samhället, säger forskningsledaren Stefano Bonetti vid Stockholms universitet och Ca’ Foscari-universitetet i Venedig.

Metoden bygger på teorin om ”dynamisk multiferrocitet” som säger att när titanatomer ”rörs om” med cirkulärt polariserat ljus i en oxid baserad på titan och strontium kommer ett magnetfält att bildas. Men det är först nu som teorin kan bekräftas i praktiken. Genombrottet förväntas kunna få bred tillämpning inom flera informationsteknologier.

– Det här öppnar upp för ultrasnabba magnetiska strömbrytare som kan användas för snabbare informationsöverföring och betydligt bättre datalagring, och för datorer som är betydligt snabbare och mer energieffektiva, säger Alexander Balatsky, professor i fysik vid NORDITA.

Faktum är att de resultat som nu publiceras redan har reproducerats i flera andra laboratorier. En artikel i samma nummer av Nature visar att detta tillvägagångssätt kan användas för att skriva, och därmed lagra, magnetisk information.

Kontakt:
Stefano Bonetti, forskare vid Fysikum, Stockholms universitet, och professor i kondenserade materiens fysik vid Ca’ Foscari-universitetet i Venedig.
E-post: stefano.bonetti@fysik.su.se
Tfn: 08-553 786 55

Alexander Balatsky, professor i fysik vid Nordiska institutet för teoretisk fysik (NORDITA), och vid University of Connecticut.
E-post: avb@nordita.org
Tfn: 0701-917 870

Läs studien i Nature: Terahertz electric-field-driven dynamical multiferroicity in SrTiO3
DOI: 10.1038/s41586-024-07175-9

Forskningsprojektet har finansierats av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och ett ERC Synergy Grant.

* Nordiska institutet för teoretisk fysik (NORDITA) är ett samarbete mellan de fem nordiska länderna. Sedan 2007 är Nordita lokaliserat till universitetsområdet Albanova i Stockholm med Stockholms universitet och Kungliga Tekniska högskolan som värduniversitetet.

Presstjänsten
Stockholms universitet, centralt
press@su.se
08-16 40 90

2024-04-11 - Industritorget

Senaste nytt

Kvantgenombrott

SENASTE NYTT

Arbetsmiljö och säkerhet

Korrosion hotar data­centrets drift­säkerhet

En vacker gummilösning för medicinindustrin

Push-In-kontaktdon

Falska jobbanonser ökar kraftigt online

Maximal prestanda för påsfyllningsmaskiner

Sungrow lanserar ny megawattladdare

Kundunika manluckor

Mobil farozon hotar företagens säkerhet

Ny linoleumserie

Mora Press & Form på Elmia Subcontractor 2025

Gummimembranbrytare för säkra tågdörrar

Hitta rätt fläkt för ditt elskåp

O’Reilly publicerar bok om logisk datahantering

Finlands högsta byggnad får zink på toppen

När passar en motviktstruck bäst?

Mirka® POLAROS RP 600

Den mest ovanliga traktorn du Skodat?

Kunskap i fokus

Följ Maskin AB Erlands­son & Hjorth online

Ett av Europas största lager av gaffeltruckar

Datakontakter för panel eller DIN-skena

Cisco bygger ramverk för säkrare AI-kodning

Kuggstänger

Service och kalibrering av svetsutrustning

Stärker positionen inom slitagedelsteknik

Nordiska Villor - Hållbara hus för framtiden

HSG R2 tar rörlaser­skärning till nästa nivå

Full kontroll på hastighet & position

När lunchrummet funkar, funkar arbetsdagen

Cognizant lanserar Vibe Coding för AI

AI driver snabb tillväxt inom IoT

Datacenterkraft nu till skrivbordet

Nätverkskraven bromsar AI-utvecklingen

FPT Industrial i nytt partnerskap med Lindner

Legotillverkning av stålprodukter

Nu är vi halvvägs till mässan

Populära artiklar

AMD och Ericsson bygger smartare 5G-nätverk

Du klickade på fel länk

Höghus visar vägen för hållbar stadsutveckling

Cisterner och tankar

Utbildning med Zebra Technologies

Svenska företag redo för AI – men tidigt i fasen

Laserskrivare eller bläckstråleskrivare

Ny lösning sätter global standard för hållbarhet

Kvar som världsledande DRAM-leverantör

Håll din datasjö ren och värdefull

FPT Industrial i nytt partnerskap med JCB

Wavin ökar fokus på blågrön omställning

AI minskar energi­kostnader i svenska hem

Data lakehouses är viktiga

Vinterväghållning

Mirka® DEXOS 1230 M AFC

Brightlaser lanserar Top-Hat VCSEL-laserdioder

Utökar molnlösning med videoporttelefoni

Lanserar digital modul för hållbarhet

Effektiv nivåmätning med Rosemount 1208-radar

Red Hat lanserar Red Hat AI 3

Ransomware – från IT-problem till operativ kris

Norsjö Trä väljer D4-lim för hållbarhet

Optimizelys AI-lösning Opal slår rekord

CE-märkningens viktiga roll

Limning och vulkan­isering kräver erfarenhet

Arbetsmiljö och säkerhet

HibouAir lanserar robust ny utomhussensor

Vi fyller 50 år

Brist på AI-experter hotar cybersäkerheten

Automatiserad svetsning

Förlustsäkra låsvred

Ny teknik ska möta AI:s växande krav

AWS lanserar nya AI-assistenten Quick Suite

AMR-robotar effektiviserar verksamheter

Bli medlem

Digital medieproduktion

industritorget.se

industritorget.se | Sveriges mest besökta industrisajt

Korrosion hotar datacentrets driftsäkerhet

Följ Maskin AB Erlandsson & Hjorth online

HSG R2 tar rörlaserskärning till nästa nivå

AI minskar energikostnader i svenska hem

Limning och vulkanisering kräver erfarenhet