فيزياء تويست هي مجال جديد من فيزياء الكم يستكشف ظواهر كمومية جديدة عن طريق تكديس مواد فان دير فال. لقد طور باحثون من جامعة بوردو هذا المجال من خلال إدخال الدوران الكمي في المادة المزدوجة الطبقة الملتوية للمغناطيس المضاد، مما أدى إلى خلق مغناطيسية تموج في النسيج قابلة للضبط. يقترح هذا الاختراق مواد جديدة للإلكترونيات السبينية، ومن المتوقع أن يؤدي إلى تطوير أجهزة الذاكرة والمنطق المغزلي.
أثبت الباحثون الكميون في جامعة بوردو وجود مغناطيسية تموج في النسيج قابلة للضبط عن طريق لف طبقة مزدوجة من مغناطيس مضاد. تقنية اللف ليست حركة رقص جديدة، أو معدات لياقة بدنية، أو بدعة موسيقية جديدة، إنها أكثر روعة من أي من ذلك. إنه تطور جديد ومثير في مجالات فيزياء الكم وعلوم المواد. يتم تكديس مواد Van der Waals فوق بعضها البعض في طبقات، تمامًا مثل لفافة الورق، ويمكن لفها وتدويرها بسهولة مع بقائها مسطحة. يستخدم علماء فيزياء الكم هذه الأكوام لاكتشاف ظواهر كمومية مثيرة للاهتمام.
استخدم علماء فيزياء الكم هذه الأكوام لاكتشاف ظواهر كمومية مثيرة للاهتمام. من خلال الجمع بين مفهوم الدوران الكمي وأكوام ملتوية مزدوجة الطبقة من المغناطيسات المضادة، من الممكن إنشاء مغناطيسية تموج في النسيج قابلة للضبط. وهذا يوفر فئة جديدة من منصة المواد للإلكترونيات السبينية، وهي الخطوة التالية في الإلكترونيات المزدوجة. قد يؤدي هذا العلم الجديد إلى ذكريات واعدة وأجهزة منطقية مغزلية، مما يفتح طريقًا جديدًا لتطبيقات الإلكترونيات السبينية في مجتمع الفيزياء.
استخدم فريق بحث في فيزياء الكم والمواد في جامعة بوردو مادة الاقتران المغناطيسي الحديدي المضادة للطبقة البينية فان دير فال (vdW) CrI3 كوسيلة لإدخال تقنية الالتواء للتحكم في درجة حرية الدوران. لقد نشروا نتائج أبحاثهم بعنوان "مغناطيسية تموج في النسيج قابلة للضبط كهربائيًا في طبقات ثنائية ثلاثي يوديد الكروم الملتوية" في مجلة Nature Electronics.
قال الدكتور جوانجوي تشينج، المؤلف الأول المشارك في هذه الدراسة: "في هذه الدراسة، أنشأنا ثالث أكسيد الكروم الملتوي ثنائي الطبقة، أي أن هناك زاوية ملتوية بين الطبقة المزدوجة والطبقة المزدوجة". "لقد أبلغنا عن مغناطيسية تموج في النسيج بمراحل مغناطيسية غنية ونحقق قابلية ضبط ملحوظة من خلال الطرق الكهربائية."
وقال تشنغ: "لقد قمنا بتكديس مغناطيس مضاد ولفه على نفسه، وحصلنا على مغناطيس حديدي". "إنه أيضًا مثال صارخ على الظهور الحديث للمغناطيسية" الملتوية "أو تموج في النسيج في المواد الملتوية ثنائية الأبعاد، حيث توفر زاوية الالتواء بين طبقتين من المواد مقبض ضبط قوي يغير خصائص المادة بشكل كبير."
يشرح تشينغ: "لصنع الطبقة الثنائية الملتوية CrI3، استخدمنا ما يسمى بتقنية التمزق والتكديس، حيث يتم تمزيق جزء من الطبقة الثنائية CrI3، وتدويره وتكديسه على جزء آخر". "من خلال قياسات تأثير كير المغنطيسي البصري (MOKE)، لاحظنا التعايش بين الأوامر المغناطيسية الحديدية والمضادة للمغناطيسية الحديدية، وهي السمة المميزة لمغناطيسية تموج في النسيج، كما أظهرنا أيضًا التبديل المغناطيسي المدعوم بالجهد. مغناطيسية تموج في النسيج هي شكل جديد من المغناطيسية مع أطوار مغناطيسية حديدية ومضادة مغناطيسية متفاوتة مكانيًا والتي تتناوب بشكل دوري وفقًا لشبكة تموج في النسيج الفائقة."
حتى الآن، ركزت الإلكترونيات الملتوية بشكل أساسي على تعديل الخصائص الإلكترونية، مثل الجرافين الملتوي ثنائي الطبقة. أراد فريق بوردو إدخال الالتواء في درجة حرية الدوران واختار استخدام مادة الاقتران المضادة للمغناطيسية الحديدية vdW CrI3. من خلال صنع عينات بزوايا ملتوية مختلفة، من الممكن تكديس المغناطيسات المضادة الملتوية في نفسها. بمعنى آخر، بمجرد اكتمال التصنيع، يتم إصلاح زاوية الالتواء لكل جهاز قبل إجراء قياسات MOKE.
أجرى أوبادهيايا وفريقه حسابات نظرية على التجربة. وهذا يوفر دعمًا قويًا لنتائج المراقبة التي توصل إليها فريق الدكتور تشينج. وقال: "لقد كشفت حساباتنا النظرية عن مخطط طوري غني، بما في ذلك المراحل غير المترافقة مثل TA-1DW، وTA-2DW، وTS-2DW، وTS-4DW، وما إلى ذلك".
تتزامن هذه الدراسة مع دراسة مستمرة يجريها فريق تشينغ. قبل هذا العمل، نشر الفريق مؤخرًا العديد من الأوراق البحثية المتعلقة بالفيزياء الجديدة وخصائص "المغناطيس ثنائي الأبعاد"، مثل "ظهور المغناطيسية الحديدية البينية القابلة للضبط في المجال الكهربائي في 2Dantiferromagnetheterostructures" والتي نُشرت مؤخرًا في Nature Communications. يحمل هذا الاتجاه البحثي إمكانيات مثيرة في مجالات الإلكترونيات المزدوجة والإلكترونيات السبينية.
وقال تشنغ: "إن مغناطيسات موليير المكتشفة توفر فئة جديدة من المواد الأساسية للإلكترونيات السبينية والإلكترونيات المغناطيسية". "قد يؤدي التبديل المغناطيسي المدعوم بالجهد والتأثيرات الكهرومغناطيسية إلى ظهور أجهزة واعدة للذاكرة ومنطق السبين. وكدرجة جديدة من الحرية، يمكن تطبيق الالتواء على طبقات متجانسة/مختلفة من مغناطيس vdW، مما يفتح الفرص لمتابعة فيزياء جديدة بالإضافة إلى تطبيقات الإلكترونيات السبينية."
المصدر المجمع: ScitechDaily