Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
"Fizikçiler, sıradan kristaller kullanarak, ışık kullanarak malzemelerin manyetik özelliklerini değiştirmenin bir yolunu buldular. Bu sayede yüksek hızlı bilgi işleme ve oda sıcaklığında kuantum etkileri mümkün oldu."
Thought To Be Impossible – Scientists Rewrite a Material’s “Magnetic DNA”
Bu sihir mi? Konstanz Üniversitesi'ndeki fizikçiler, ışığı ve magnonları kullanarak bir malzemenin özelliklerini termal olmayan bir şekilde değiştirmeyi başardılar.
Kuantum Fiziği Parçacık Dolanıklığı, Kaynak: Stock
Ya bir malzemeyi tamamen farklı bir malzeme gibi davranacak şekilde geçici olarak tamamen değiştirmek mümkün olsaydı? Özel kimyasallara, aşırı sıcaklıklara veya gelişmiş makinelere gerek yok; sadece ışık. Bilim insanları, bir malzemeye hassas ışık darbeleri göndererek içindeki manyetik aktiviteyi tetikleyebilirler. Bu etkileşimler, inanılmaz derecede yüksek ( terahertz ) frekanslarda bilgi taşıyabilen ve depolayabilen, magnon adı verilen koordineli manyetik titreşimler yaratır.
Daha da dikkat çekici olanı, bu ışık tabanlı tekniğin oda sıcaklığında çalışması ve önemli miktarda ısı üretmemesidir. Ayrıca nadir veya pahalı elementlere güvenmek yerine, yaygın, doğal olarak oluşan kristalleri kullanır. Sanki bunlar yetmezmiş gibi, aynı yöntem araştırmacıların hassas kuantum etkilerini, genellikle yalnızca -270 santigrat derece civarındaki sıcaklıklarda gözlemlenen fenomenleri, derin dondurma veya kriyojenik sistemlere ihtiyaç duymadan keşfetmelerine de olanak sağlayabilir .
Ne kadar imkansız görünse de, bu çığır açan buluş gerçek. Davide Bossini liderliğindeki Konstanz Üniversitesi'ndeki bir fizikçi ekibi tarafından geliştirilen yöntem, magnon çiftlerini kontrollü ve tutarlı bir şekilde uyarmak için lazer darbeleri kullanmayı içeriyor. Bu yaklaşım, yalnızca bilgi teknolojilerini geliştirmek için değil, aynı zamanda kuantum araştırmalarını ilerletmek için de şaşırtıcı ve ümit verici sonuçlara yol açtı. Bulguları Haziran 2025'te Science Advances dergisinde yayınlandı .
Magnonlara dayalı teknoloji
Ama durun, iki adım geriye gidelim: Tüm bunların ne anlamı var? Elbette her şey teknolojiyle ilgili, sihirle değil. Yapay zeka ve "Nesnelerin İnterneti"nin devasa miktarda veri ürettiği bir çağda yaşıyoruz. Bilgi teknolojimizin mevcut şemalarının yakında bu hacimli verilerle baş edemeyeceği şimdiden belli. Teknolojik gelişmeleri yavaşlatacak bir darboğaz tehdidi mevcut.
Bu soruna bir çözüm olarak, araştırmacılar bir süredir elektron spinlerini bilgi taşıyıcıları olarak kullanmayı, daha doğrusu bazen yüz trilyonlarca spinden oluşan ve birlikte salınan spin dalgalarını kullanmayı öneriyorlar. Bu tür toplu spin uyarımlarına magnon denir ve bir dalga gibi davranırlar. Lazerlerin yardımıyla etkilenebilir ve böylece "kontrol edilebilirler". Bu, gelecekte terahertz aralığında bilgi iletimi ve depolanmasını mümkün kılabilir.
Elbette bir sorun var: Örneğin, bir sınırlama şu ki, magnonları şimdiye kadar yalnızca ışık kullanarak en düşük frekanslarında uyarabildik. Sonuç olarak, süreç potansiyelinin gerisinde kalıyor. Magnonların teknolojik olarak değerlendirilmesi için, frekanslarını, genliklerini ve ömürlerini etkileyebilmek belirleyici bir ön koşul olacaktır.
Davide Bossini liderliğindeki Konstanz araştırma ekibi, tam da bunu yapmanın umut verici bir yolunu buldu. Şaşırtıcı bir şekilde, kontrol, malzemedeki en yüksek frekanslı manyetik rezonanslar olan magnon çiftlerinin doğrudan optik uyarılmasıyla sağlanıyor.
Çok büyük bir sürpriz
Davide Bossini, "Sonuç bizim için büyük bir sürpriz oldu. Hiçbir teori bunu öngörememişti," diyor. Süreç sadece işe yaramakla kalmıyor, aynı zamanda olağanüstü etkilere de sahip. Fizikçiler, lazer darbeleriyle yüksek frekanslı magnon çiftlerini çalıştırarak, diğer magnonların frekanslarını ve genliklerini -ve dolayısıyla malzemenin manyetik özelliklerini- termal olmayan bir şekilde değiştirmeyi başardılar.
Bossini, "Her katının kendine özgü bir frekans kümesi vardır: elektronik geçişler, kafes titreşimleri, manyetik uyarımlar. Her malzeme kendine özgü bir şekilde rezonansa girer," diye açıklıyor. Yeni süreçle etkilenebilecek olan da tam olarak bu frekans kümesidir. Bossini, "Malzemenin doğasını, 'malzemenin manyetik DNA'sını ', tabiri caizse 'parmak izini' değiştirir. Şimdilik yeni özelliklere sahip, pratikte farklı bir malzeme haline geldi," diyor.
Bossini, "Etkiler lazer uyarımından kaynaklanmıyor. Sebep sıcaklık değil, ışık," diye onaylıyor: "Malzemenin frekanslarını ve özelliklerini termal olmayan bir şekilde değiştirebiliriz." Avantajları ortada: Bu yöntem, gelecekte veri depolama ve terahertz hızlarında hızlı veri iletimi için kullanılabilir; sistemler ısı birikmesi nedeniyle yavaşlamaz.
İşlemin temeli olarak gösterişli yüksek teknoloji malzemeleri veya nadir toprak elementleri gerekmiyor; bunun yerine doğal olarak yetişen kristaller, yani demir cevheri hematiti kullanılıyor. Bossini, "Hematit yaygın bir mineral. Yüzyıllar önce denizcilikte pusula olarak kullanılıyordu," diye açıklıyor.
Hematitin gelecekte kuantum araştırmalarında da kullanılması oldukça olası. Konstanz ekibinin sonuçları, araştırmacıların yeni yöntemi kullanarak oda sıcaklığında yüksek enerjili magnonların ışık kaynaklı Bose-Einstein yoğunlaşmalarını üretebileceklerini gösteriyor. Bu, kapsamlı bir soğutmaya ihtiyaç duymadan kuantum etkilerini araştırmanın yolunu açacaktır. Kulağa sihir gibi geliyor, ancak bu sadece teknoloji ve ileri düzey araştırma.
Araştırma Alman Araştırma Vakfı (DFG) tarafından finanse edildi.
Proje, SFB 1432 “Denge Ötesinde Klasik ve Kuantum Maddedeki Dalgalanmalar ve Doğrusal Olmayan Davranışlar” başlıklı İşbirlikçi Araştırma Merkezi kapsamında yürütülmüştür.
Konstanz Üniversitesi, 25 Temmuz 2025, SciTechDaily
Mustafa Tamer, 15.10.2025, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: Christoph Schönfeld, Lennart Feuerer, Julian Bär, Lukas Dörfelt, Maik Kerstingskötter, Tobias Dannegger, Dennis Wuhrer, Wolfgang Belzig, Ulrich Nowak, Alfred Leitenstorfer, Dominik Juraschek ve Davide Bossini tarafından yazılan "Yüksek momentumlu doğrusal olmayan magnonikler aracılığıyla manyetik uyarılma spektrumunun dinamik yeniden normalleştirilmesi", 20 Haziran 2025, Bilim Gelişmeleri. DOI: 10.1126/sciadv.adv4207
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız