Quantum Hall -ferromagneter är bland de renaste magneterna i världen - och en av de svåraste att studera. Dessa 2-D-magneter kan endast tillverkas i temperaturer som är mindre än en grad över absolut noll och i höga magnetfält, om en MR -skala.

Men quantum Hall -ferromagneter kan eventuellt göra riktigt coola saker, såsom värdspinnsöverflödighet, som, som supraledning, tillåter att signaler skickas utan energiförlust.

I en nyligen publicerad artikel i Vetenskap , forskare vid Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), kunde både excitera och upptäcka spinnvågor i en kvant Hall Hall ferromagnet, demonstrera en ny plattform för att undersöka några av möjligheterna med detta lovande material.

"Även om quantum Hall -ferromagneter har studerats i nästan 40 år, dessa magnetiska excitationer har hittills varit otillgängliga med traditionella mätscheman, "sade Amir Yacoby, Professor i fysik och tillämpad fysik vid SEAS och seniorförfattare till uppsatsen.

Yacoby och hans team använde grafen som sin quantum Hall ferromagnet. För att excitera en snurrvåg, forskarna konverterade en elektrisk signal till en spinnsignal genom att skapa en spänningsskillnad mellan två kanter i grafen. Elektroner i "heta kanten" (kanten med högre spänning) vill flytta till "kalla kanten" (kanten med lägre spänning) men för att göra det, de måste vända sin snurr.

"När elektronerna vänder sin snurrning avger de ett slags momentum, kallas spin -vinkelmoment, "sa Di Wei, en doktorand i Yacoby Lab och första författare till uppsatsen. "Den kraften måste gå någonstans, och det händer att ferromagneten är där för att absorbera den. "

Den kraften är som en sten som faller ner i en damm:Den startar en snurrvåg, som sprider sig som ett kvantspel med telefon, varje elektron står stilla och kommunicerar snurr till sin kopplade granne.

När vågen når den andra sidan, det kraschar in i elektronerna på kanten, överföra sin fart till dem och få elektronerna att vända på deras snurr. När elektronspinnet snurrar, elektronerna rör sig till olika områden på kanten, som sedan detekteras som en elektrisk signal av forskarna. Denna kombination av snurr med elektronik kan ha en viktig inverkan på en rad applikationer, inklusive mindre, snabbare, och effektivare datorer.

"Tidigare forskning visade något liknande, när det gäller att använda en elektrisk signal för att generera en snurrvåg, men det här är första gången som detta fenomen har visats i ett 2-D-system anpassat till quantum Hall-regimen, "sa Wei." Detta system låter oss också studera spännande aspekter av spinnvågor, eventuellt även snurra överflödighet. "