تأثير جديد في الهياكل الهجينة: يتنبأ الفيزيائيون بالتفاعل بين السيكلوترون والرنين المغناطيسي

حتى الآن، في الهياكل الإلكترونية ثنائية الأبعاد للمغناطيس الحديدي الهجين، درس العلماء بشكل رئيسي تفاعل البلازمونات (التذبذبات الجماعية لكثافة الإلكترون) مع المغنونات، أو موجات الدوران. ومع ذلك، يمكن أن يحدث رنين السيكلوترون في بنية إلكترونية ثنائية الأبعاد. يتم ملاحظة هذه الظاهرة عندما تمتص الإلكترونات التي تتحرك في مجال مغناطيسي في دائرة موجة كهرومغناطيسية إذا تزامن ترددها مع تردد دورانها. كان التفاعل بين هذا الرنين والرنين المغناطيسي هو الذي اكتشفه العلماء الروس لأول مرة ودرسوه نظريًا. تم نشر المقال في “رسائل إلى مجلة الفيزياء التجريبية والنظرية (JETF).” قال أندريه زابولوتنيخ، الأستاذ المساعد في قسم الإلكترونيات في MIPT، والخبير في المركز الوطني للإلكترونيات الدقيقة المتقدمة: “تطلب بحثنا معرفة من مجالات مختلفة من الفيزياء: ديناميكيات الإلكترونات في الأنظمة ثنائية الأبعاد وديناميكيات المغنطة في المغناطيس – نسبياً، البلازمونات ثنائية الأبعاد والإلكترونيات السبينية”. اعتبر الفيزيائيون نموذجًا بسيطًا: نظام إلكتروني ثنائي الأبعاد على طبقة رقيقة من المغناطيسية الحديدية، والتي بدورها تقع على بوابة معدنية. يتم وضع الهيكل بأكمله في مجال مغناطيسي خارجي عمودي على مستوى الطبقات. وبناء على هذا النموذج حصل العلماء على صيغ تحليلية لمعامل الامتصاص وترددات الرنين. أظهرت الحسابات أن السيكلوترون والرنين المغناطيسي يتفاعلان مع بعضهما البعض، وهو ما يتجلى في شكل تنافر متبادل للترددات – التقاطع المضاد. إذا لم يكن هناك اتصال بين الأصداء، فإن تردداتها ستتقاطع ببساطة. بعد ذلك، أجرى الفيزيائيون حسابات لمعلمات مادية واقعية – فيلم ثنائي المغناطيسية TmIG ونظام إلكتروني ثنائي الأبعاد قائم على AlGaAs. بالنسبة للمواد الحقيقية، كان حجم الانقسام، أي الفرق بين الترددات أثناء التفاعل، 1.6 جيجا هرتز مع مجال مغناطيسي يبلغ حوالي 131 Oe. تشير هذه النتيجة إلى أن التأثير يمكن الوصول إليه من خلال الملاحظة التجريبية. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الحسابات أن الفيلم المغناطيسي في النظام المقترح قادر على تضخيم إشارة السيكلوترون عدة مرات، مما سيؤدي إلى زيادة حساسيته. إن التفاعل الرنان الذي اكتشفه العلماء الروس يخلق قناة جديدة يتم التحكم فيها من الاقتران القوي بين النظامين الفرعيين المغناطيسي والإلكتروني. نتائج الدراسة ذات صلة بتطوير الإلكترونيات السبينية، ومنطق المغنون، والحوسبة العصبية، والأجهزة الإلكترونية الممغنطة الهجينة. “فيما يتعلق بإجراء المزيد من الأبحاث، هناك الكثير من الأفكار. أولاً، الانتقال إلى نطاق تردد أعلى (تيراهيرتز)، على سبيل المثال، عن طريق استبدال المغناطيس الحديدي بمغناطيس مضاد. ثانيًا، دراسة تهجين المغنونات مع البلازمونات (الإثارة الجماعية لنظام ثنائي الأبعاد). سيكون من المثير للاهتمام الانتقال إلى مغناطيس ثنائي الأبعاد لتعزيز الاتصال بسبب قرب الطبقات،” قال إيجور زاجورودنيف، رئيس المركز. مختبر الخواص الإلكترونية للأنظمة منخفضة الأبعاد في IRE. V. A. Kotelnikov RAS، باحث كبير في المركز الدولي للفيزياء النظرية الذي سمي على اسمه. أ.أ. ابريكوسوفا MIPT.