Observation af magnon-polaroner ved hjælp af en nanomønstret magnetisk struktur oplyst af korte laserimpulser

Et hold fysikere fra Tyskland, Rusland, Ukraine og Det Forenede Kongerige har fundet en ny måde at observere magnon-polaroner ved at bruge en nanomønstret magnetisk struktur oplyst med korte laserimpulser. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgang B , gruppen beskriver en udvidelse af tidligere forskning, der involverer magnon-polaroner for at udvikle en bedre metode til at observere magnon-polaroner.

Magnoner er kvantificerede spinbølger, der bærer information, men fordi de er svære at manipulere, der har ikke været nogen praktiske anvendelser. Polaroner er kvasipartikler, der er blevet brugt af forskere til at studere interaktioner mellem atomer og elektroner i faste materialer. Både magnoner og polaroner er genstand for forskningsindsats rettet mod at pakke mere information ind i mindre rum (for computere, smartphones, osv.) Noget af den forskning har involveret anvendelse af fononer (gitterdeformationer) til at excitere magnoner. I et sådant arbejde, energi overføres kun i én retning. I nyere arbejde, forskere har produceret gensidige interaktioner, der resulterer i dannelsen af ​​magnon-polaroner, hybride kvasipartikler, der ikke længere er hverken fononer eller magnoner.

Enheder, der var i stand til at arbejde med magnon-polaroner, forblev uhåndgribelige indtil sidste år, da et hold ved Lawrence Berkeley National Laboratory brugte en nanomagnet til at observere en magnon-polaron. Dette menes at være et nødvendigt skridt for at skabe en enhed, der kunne gøre brug af dem. I denne nye indsats, forskerne har bygget videre på den indsats ved at udvikle et mere sofistikeret apparat, der gjorde det muligt for dem at se en magnon-polaron i længere tid og mere detaljeret.

Det nye apparat blev lavet ved først at skære riller ind i en tynd film lavet af Galfenol. Rillerne på overfladen af ​​filmen tjente som et middel til at påvirke den rumlige fordeling af fononer og magnoner. Holdet brugte derefter en pumpesonde til at observere magnoner og fononer, mens de interagerer under dannelsen af ​​magnon-polaroner. En sekundær pulssonde blev derefter anvendt som et middel til at måle reflektivitet. Det sidste trin var at anvende et magnetfelt for at indstille frekvensen af ​​magnonens tilstand. Ud over at give forskerne mulighed for at se, hvordan magnon-polaroner dannes, apparatet tillod dem at tune hybriderne efterhånden som de blev dannet for at skabe en stærkere hybridisering mellem dem.

© 2020 Science X Network