重大发现:二维材料里的“自旋波”,开启粒子“对话”新时代!

曦照认知 2025-04-11 10:14:42

最近,科研圈迎来一则令人振奋的消息!纽约城市大学的物理学家们取得了一项重大发现,这个发现可能会给未来科技带来翻天覆地的变化。

他们发现,在二维磁性材料里,电子激发态之间竟然可以通过自旋波来相互作用。自旋波是什么呢?打个比方,它就像是材料磁性结构里泛起的“小涟漪”。

这里面还有个有趣的角色叫激子,它是电子和它留下的“空穴”组成的一对。以前大家都不知道,这些激子能通过自旋波,也就是那些“小涟漪”,间接地影响彼此。就好像两个在水面上漂浮的物体,它们不用直接接触,只要搅动周围的水波,就能相互影响,是不是很神奇?

为了证明这个现象,科学家们选用了一种叫CrSBr的二维磁性半导体材料。这种材料之前就被发现有很强的光和物质相互作用。这次,博士后比斯瓦吉特·达塔、普拉塔普·钱德拉·阿达卡,还有研究生于思超、阿尼亚·达马帕兰,和其他几个研究团队一起合作完成了研究。

这个发现还有更厉害的地方!因为二维材料的磁性可以调节,所以我们能用磁场来控制激子之间的相互作用。简单来说,就是能随心所欲地让它们“对话”或者“闭嘴”,这在其他类型的相互作用里可很难做到。

从实际应用角度看,这个发现为制造量子换能器带来了新希望。量子换能器是能把量子信号从一种频率转换成另一种频率的设备,比如把微波信号变成光信号。在未来的量子计算机和量子互联网里,它可是关键的“小零件”,却有着大作用!

这一研究成果已经发表在《自然材料》杂志上。纽约城市大学的这项研究得到了美国能源部基础能源科学办公室、陆军研究办公室、国家科学基金会,还有戈登和贝蒂·摩尔基金会的支持。说不定在不久的将来,基于这个发现的各种新技术就会走进我们的生活呢,一起期待吧!

参考资料:DOI: 10.1038/s41563-025-02183-0

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曦照认知

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