Ein internationales Forscherteam hat einen Durchbruch im Bereich der Quantentechnologie erzielt. Den Wissenschaftlern gelangt es erstmalig, Laserlicht bei Raumtemperatur Quantenverhalten zu induzieren und so nicht-magnetische Materialien magnetisch zu machen kann. Schon bald könnten Computer mit dieser Technologie noch schneller und energieeffizienter arbeiten.
Neue Methode, neue Möglichkeiten
Die Studie, die in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, zeigt, dass kurze, aber intensive Laserstrahlen einer bestimmten Wellenlänge und Polarisation das Quantenmaterial Strontiumtitanat so beeinflussen können, dass es magnetische Eigenschaften annimmt. „Die Innovation dieser Methode liegt im Konzept, Licht dazu zu verwenden, Atome und Elektronen in diesem Material in kreisförmige Bewegungen zu versetzen, um Ströme zu erzeugen, die es so magnetisch machen wie einen Kühlschrankmagneten“, erklärt Forschungsleiter Stefano Bonetti von der Stockholmer Universität und der Universität Ca’ Foscari in Venedig in einer Pressemitteilung. „Dies ist uns durch die Entwicklung einer neuen Lichtquelle im fernen Infrarot mit einer ›korkenzieherartigen‹ Polarisation gelungen“.
Es ist das erste Mal, dass die Magnetisierung eines Materials bei Raumtemperatur in einem Experiment ausgelöst und beobachtet werden konnten. „Darüber hinaus ermöglicht unser Ansatz die Herstellung magnetischer Materialien aus vielen Isolatoren, während Magnete normalerweise aus Metallen hergestellt werden. Langfristig eröffnet dies völlig neue Anwendungen in der Gesellschaft“, so der Forscher weiter.
Licht als Werkzeug der Quantenphysik
Die Methode basiert auf der Theorie der „dynamischen Multiferroizität“, die vorhersagt, dass, wenn Titanatome mit zirkular polarisiertem Licht in einem auf Titan und Strontium basierenden Oxid „aufgewirbelt“ werden, ein Magnetfeld entsteht. Diese Theorie konnte nun erstmals in der Praxis bestätigt werden. Alexander Balatsky, Professor für Physik am Nordischen Institut für Theoretische Physik (NORDITA), betont die Tragweite dieser Entdeckung: „Dies eröffnet die Möglichkeit für ultraschnelle magnetische Schalter, die für schnelleren Informationsaustausch und deutlich bessere Datenspeicherung verwendet werden können, sowie für Computer, die signifikant schneller und energieeffizienter sind.“
Die Ergebnisse des Teams wurden bereits in mehreren anderen Laboren reproduziert, und eine Veröffentlichung in derselben Ausgabe von Nature zeigt, dass dieser Ansatz verwendet werden kann, um magnetische Informationen zu schreiben und somit zu speichern. Somit könnte die Neuentdeckung bei der Entwicklung neuer Materialien weiterhelfen, wobei Licht als Baustein eine wesentliche Rolle einnehmen könnte.
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