Oregono universiteto (JAV) tyrėjai, bandydami pikosekundiniais (10-12 s) lazerių impulsais pakeisti elektronų sukinių orientacijas, surado būdą, kaip valdyti patį sukinį. Tikimasi, kad šis atradimas pravers kuriant naujas technologijas ir medžiagas.

Pastaraisiais metais fizikai intensyviai bando panaudoti elektronų sukinių savybes kurdami įvairius kvantinių kompiuterių modelius bei novatoriškus optikos ir spintronikos įrenginius.

„Sukinys yra tarsi kita elektrono dimensija, – pasakoja Oregono universiteto fizikos profesorius Hailinas Vangas (Hailin Wang). – Elektronikos pramonė daugiau nei 50 metų rėmėsi tik elektronų krūvio savybėmis. Norint smarkiai pasistūmėti į priekį, būtina išnaudoti elektronų sukinį, kuris vaidina svarbų vaidmenį daugelyje fizikos sričių, bet beveik niekur nepritaikomas“.

H. Vangas ir jo doktorantė Šanona Oleari (Shannon O'Leary) sugalvojo teorinį būdą, kaip pakeisti elektrono sukinio orientaciją, t. y. elektrono sukinį, nukreiptą į viršų, paveikti taip, kad jis būtų nukreiptas į apačią, ir atvirkščiai. Tam prireikė netiesinės optikos metodo, kuris vadinamas trumpalaikiu diferencialiniu perdavimu. Savo „nesėkmingą“ bandymą apversti sukinį ir netikėtą atradimą mokslininkai aprašė „Physical Review B“ žurnale.

Pasak H. Vango ir Š. Oleari, pagrindinis jų darbo tikslas buvo pabandyti apversti sukinį šviesa. Jų tyrimai apėmė netiesinius optinius elektronų sukinių koherencijos procesus vadinamajame moduliacija legiruotame CdTe kvantiniame šulinyje – puslaidininkinėje medžiagoje, sudarytoje iš kadmio ir telūro sluoksnių, įterptų tarp dviejų kitų puslaidininkio sluoksnių. Legiruotas kvantinis šulinys turi papildomai įmaišytų elektronų.

Š. Oleari pradėjo eksperimentą paveikdama sukinį trumpu lazerio impulsu. Kas tam tikrą laiko tarpą ji į sukinį nukreipdavo kitą lazerio impulsą, kurio energija prilygo eksitono (kvazidalelės, sudarytos iš elektrono ir skylės poros) arba triono (turinčio krūvį eksitono) sugerties energijai. Trečiasis lazerio impulsas, nukreiptas į sukinį, leido stebėti antrojo impulso poveikį.

„Mes žinome, kad šioje sistemoje eksitonai susijungdavo su laisvaisiais elektronais ir greitai virsdavo trionais, – pasakoja mokslininkė. – Vienas iš netikėtumų yra tai, kad injektuoti trionai tiesiogiai nepaveikia sukinio. Taigi sukinio valdymas yra susijęs su eksitono virtimu trionu“.

Tai, ką sugebėjo išsiaiškinti tyrėjai, buvo netikėta, bet labai įdomu. „Mums nepavyko apversti sukinio, tačiau tai, ką aptikome, yra ganėtinai mįslinga ir šiek tiek netikėta, nes taip neturėjo nutikti, – teigia H. Vangas. – Dabar mes norime suprasti, kodėl sistema elgiasi būtent taip, todėl reikės gerokai padirbėti. Mes norėjome iš taško A nueiti į tašką B, bet nuklydome į tašką C“.

Tačiau toks suvaikščiotas aplinkkelis neturėtų nueiti šuniui ant uodegos, nes mokslininkams pavyko parodyti, jog sukinį galima valdyti, kai tam tikrais sukinio precesijos ciklo momentais yra injektuojamas eksitonas. „Gauti rezultatai leidžia kalbėti apie naują sukinio valdymo metodą, kuris gali būti ganėtinai patogus, nes jam tereikia tam tikros energijos lazerio impulso, veikiančio tam tikru metu“, – apibendrina Š. Oleari.

Komentarai (0)