Российские ученые учатся управлять движением света с помощью электрических полей и наномагнитов [1].

В течение десятилетий ученые активно исследуют квантовые свойства электронов и атомов и пытаются их применить для создания электронных приборов.

Обычно в микроэлектронике информация передается благодаря электрическому заряду. В спиноэлектронике информация передается при помощи спина электрона – направления вращения частицы. Хохлов Николай из МГУ имени М.В.Ломоносова вместе с коллегами по университету и сотрудниками Российского квантового центра широко шагнули к созданию подобных систем, создав методику использования электрического поля и магнитов для манипуляции светом.

По мнению ученых, железо и как и многие другие магнитные материалы состоят из особенных областей, которые называются "доменами".

Обычно спины электронов в этих доменах повернуты  в сторону, которая является противоположной направлению спинов, направленных в соседних доменах. Поэтому в состоянии покоя, железо не обладает собственным магнитным моментом, однако может намагничиваться, если его разместить во внешнем магнитном поле.

Еще в XX веке физики установили тот факт, что границы между доменами также называемые «доменные стенки», в определенных условиях возможно сдвинуть в свободном направлении.

Ученые признают, что такие сдвиги можно использовать с целью манипулирования свойствами света в наномасштабе благодаря эффекту поляризации в магнитном поле, который открыл еще Майкл Фарадей в ХIХ веке.

© Фото : Flokstra et al. / Nature Physics 2015

Ученые публично показали работу данного устройства «фарадеевский модулятор».

В этом устройстве используется игла толщиной приблизительно в пять раз меньше человеческого волоса и пленка из магнитного материала из железа, галлия, висмута и лютеция. Через эту пленку пропускается свет и меняется заряженность иглы, таким образом, меняется направление. Пропуская свет через такую пленку и меняя заряженность иглы, можно произвольным образом менять, в какую сторону он поляризован, используя данную технологию для передачи и кодирования данных.

Благодаря подходу группы Хохлова, это позволяет сдвигать границы доменов на совсем небольшие расстояния, при этом не затрагивая соседние домены, что в другие времена не удавалась осуществить другим ученым, проводившим подобные исследования.

По словам Хохлова, это "делает предложенную концепцию перспективной для нанофотоники и спинтроники".

© Фото: Пресс-служба МФТИ

В настоящее время Хохлов и его коллеги тщательно изучают данное направление, чтобы понять, как часто можно "переключать" домены. Получится ли применить этот подход для создания высокоскоростных систем связи.

По мнению ученых, использование магнитных метаматериалов поможет достичь частоты переключения доменов, приближенной к тысяче гигагерц, что позволит открыть дорогу для создания ультрабыстрых оптических компьютеров.

[1] По материалам статьи в журнале Scientific Reports.

Cледите за новостями!

Все новости