En 1966, le physicien japonais Yosuke Nagaoka (Yosuke Nagaoka) prédit tout à fait un phénomène étonnant existe: Nagaoka ferromagnétisme. Sa théorie rigoureuse explique comment un matériau magnétique est fait, mais avec une mise en garde: certaines conditions qu'il décrit ne sont pas se produire naturellement dans toute matière. QuTech Les chercheurs de la TU Delft et la coopération TNO, le projet a été utilisé observé expérimentalement un système quantique dispose Nagaoka ferromagnétisme, les résultats publiés dans la revue « Nature ».
Nous connaissons des aimants, tels que des aimants sur le frigo, un ferromagnétique appelé le phénomène. Chaque électron possède une propriété appelée « spin », ce qui rend ses propres actes comme un petit aimant. Dans ferromagnétique, une pluralité de spins d'électrons sont alignés dans une ligne droite, combinés dans un champ magnétique. Cela semble être un concept simple, mais Nagaoka prévoir un mécanisme nouveau et surprenant, Nagaoka ferromagnétisme peut se produire par ce mécanisme: un mécanisme avant dans tout système ne sont pas respectées.
Recherche Jigsaw enfants
Conduite JP Dehollain et Uditendu Mukhop Adhyay ensemble ces expériences: Afin de comprendre les prévisions Nagaoka, imaginez un jeu d'enfant mécanique simple appelé jeu de glissement. Ce puzzle se compose d'une composition de tuile 4-en-4 grille, il y a un espace vide de sorte que la tuile peut coulisser autour de résoudre le puzzle. Ensuite, l'aimant est Nagaoka imaginer un réseau carré similaire à deux dimensions, où chaque tuile est un électron. Et actes électroniques comme les enfants tuiles de jeu, de retour de déplacement et-vient dans le réseau.
Dans le cas contraire rotation aligné électronique (à savoir, une flèche sur l'analogie du puzzle, chaque tuile a un point dans des directions différentes), le formulaire électronique arrangement différent après chaque lecture aléatoire. A l'inverse, si tous les électrons sont alignés (toutes les tuiles sont orientées dans la même direction de la flèche), quelle que soit la lecture aléatoire électronique, des énigmes restent toujours les mêmes. Nagaoka a constaté que les résultats de l'agencement dans un système d'énergie de spin électronique inférieur. Par conséquent, l'absence d'un réseau carré à deux dimensions des systèmes électroniques, tend naturellement à tous les électrons spins état aligné: Nagaoka état ferromagnétique.
aimant DIY
Les chercheurs ont observé que l'expérience dans laquelle le premier Nagaoka ferromagnétique, ceci est réalisé par l'étude de conception d'une « capture » électronique unique électron. Ces dispositifs dits de points quantiques ont été utilisés pendant un certain temps dans des expériences scientifiques, mais le défi est de créer un quantum dot composé de quatre dimensions réseau hautement contrôlable. Pour ces travaux périphériques, la nécessité d'établir un circuit nanométrique, il est refroidi à près de zéro absolu (-272.99 degrés Celsius), et de mesurer les minuscules signaux électriques.
2x2 points quantiques (comme représenté sur la figure), le point sur l'impression artistique ferromagnétique figure Nagaoka. Image: Sofía Navarrete et María Mondragón De la Sierra pour QuTech
L'étape suivante consiste à capturer trois électrons, et leur permet de se déplacer dans un réseau 2 par 2, ce qui crée des conditions spécifiques requises Nagaoka ferromagnétisme. Il faut alors prouver que le réseau agit comme un aimant fait. Trois électrons champ magnétique généré est trop petite pour détecter en utilisant des méthodes traditionnelles, donc une étude de l'utilisation de capteurs électroniques très sensibles, qui peut être « fissuré » direction de spin des électrons, peut être mesurée et convertie en un laboratoire électrique le signal. Cela permet de déterminer si le spin électronique disposés ensemble comme prévu.
mystère résolu
Cuffley Nanoscience Institute (Institut Kavli des Nanosciences) et co-chercheur principal de la principale Ren Liwen van der course cette (Liven Vandersypen) a dit: Les résultats sont très clairs: Nous avons trouvé ferromagnétisme Nagaoka, lorsque l'étude a commencé ce projet, je pas sûr que cette expérience possible, en raison de la physique et tout le reste étudié dans le laboratoire sont si différents. Mais l'équipe de recherche a réussi à créer les conditions pour le ferromagnétisme Nagaoka expérimental, et a démontré la stabilité du système de point quantique.
Bien que ce système à petite échelle est loin d'être un impact dans leur vie quotidienne, mais il est une étape importante dans la réalisation d'un système plus large (comme les ordinateurs quantiques et simulateurs quantiques) sont. Un tel système peut étudier ceux qui sont trop complexes, mais le problème ne peut pas être super-ordinateurs les plus avancés pour résoudre ce processus chimique complexe. Une preuve d'expérience principe, comme la réalisation Nagaoka ferromagnétisme, fournissent des orientations importantes pour le développement futur des ordinateurs quantiques et des simulateurs.
Brocade Parc | Recherche / de: Delft University of Technology
Journal de référence "Nature"
DOI: 10.1038 / s41586-020-2051-0
Brocade Park | science, la technologie, la recherche, la science
Brocade attention [Parc] pour voir plus grand US Space and Science astronautique
