டெராஹெர்ட்ஸ் ஒளி-உந்துதல் சுழல்-அணிக்கோவை கட்டுப்பாடு

கொலோன் பல்கலைக்கழகம் (ஜெர்மனி), ராட்பவுட் பல்கலைக்கழகம் நிஜ்மேகன் (நெதர்லாந்து), ஐயோஃப் நிறுவனம் மற்றும் ப்ரோகோரோவ் பொது இயற்பியல் நிறுவனம் (ரஷ்யா) ஆகியவற்றின் சர்வதேச ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு அல்ட்ராஷார்ட் டெராஹெர்ட்ஸ் (THz-TeraHertz) ஐப் பயன்படுத்தி சுழல்-அணிக்கோவை தொடர்புகளைக் கட்டுப்படுத்த ஒரு புதிய வழிமுறையைக் கண்டறிந்துள்ளனர். (டெராஹெர்ட்ஸ் என்றால் 10¹² ஹெர்ட்ஸ்). இந்த வழிமுறையால் சுழல் அலைகளின் பரவலைக் கட்டுப்படுத்தி புதிய மற்றும் நேர்த்தியான வழிகளைத் திறக்க முடியும். இதனால், எதிர்காலத்தில் தரவு செயலாக்கத்தின் புதிய தொழில்நுட்பங்களுக்கு ஒரு முக்கியமான படியை எடுக்க முடியும்.

தற்போது, காந்த தரவின் பதிவை சேமிக்கும் தொழில்நுட்பத்தில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. விரைவில், உலகின் ஆற்றல் உற்பத்தியில் 7% க்கும் அதிகமானவை தரவு சேமிப்பு மையங்களுக்கு செலவிடப்படும் என்று மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. எனவே, ஆற்றல் திறமையான முறையில் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தி தரவைச் செயலாக்குவதற்கும் சேமிப்பதற்கும் புதிய தொழில்நுட்பங்களை உருவாக்குவதற்கான கோரிக்கை உள்ளது.

காந்தப் பதிவு செயல்முறைகளில் சுழல் அணிக்கோவை தொடர்பு ஒரு முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. அங்கு ஒரு சுழல் என்பது எலக்ட்ரானின் அடிப்படை காந்த தருணம், அதன் நோக்குநிலை கட்டுப்பாடு (மேலே மற்றும் கீழ்) நவீன பைனரி கணினி அமைப்புகளின் அடிப்படையாகும். விஞ்ஞானிகள் தங்கள் ஆய்வில் சிறப்பு எதிர்ப்பு காந்தங்களைப் பயன்படுத்தினர். எலக்ட்ரான்களின் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட சுழல்கள் எதிர் திசைகளில் சுட்டிக்காட்டும் அண்டை சுழல்களுடன் வழக்கமான வடிவத்தில் சீரமைக்கப்படுகின்றன. சுழல் அலைகள் என அழைக்கப்படும் இந்தப் பொருட்களில் உள்ள சுழல்களின் கூட்டு இயக்கம், பாரம்பரிய ஃபெரோ காந்தப் பொருட்களில் உள்ள அவற்றின் இணைகளை விட பொதுவாக 10 மடங்கு வேகமாக இருக்கும். எலக்ட்ரான்களைப் போலன்றி, இத்தகைய சுழல் அலைகள் நடைமுறையில் படிக அணிக்கோவையுடன் தொடர்பு கொள்ளாது, இதனால் இழப்புகள் இல்லாமல் நுண்ணிய தூரங்களில் பரவுகிறது.

எதிர்காலத்தில் சுழலியக்கவியல் பாரம்பரிய எலக்ட்ரானிக்ஸை மாற்றியமைக்கலாம் மற்றும் ஒரு காந்தப் பொருளில் தகவல் சுமந்து செல்ல பயன்படும். இது மிகவும் வேகமான மற்றும் திறமையான தரவு செயலாக்கத்திற்கான திறனைக் கொண்டுவருகிறது. அதே நேரத்தில், பலவீனமான தொடர்பு, சுழல் அலைகளின் பரவலைக் கட்டுப்படுத்துவதை சவாலாக மாற்றுகிறது. விஞ்ஞானிகள் பின்னர் அல்ட்ராஷார்ட் டெராஹெர்ட்ஸ் துடிப்பைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் சுழல் அணிக்கோவை இணைப்பை ‘ஓட்டுகிறார்கள்’.

கொலோன் பல்கலைக்கழகத்தின் பரிசோதனை இயற்பியல் நிறுவனத்தில் ஆப்டிகல் கன்டென்ஸ்டு மேட்டர் சயின்ஸ் குழுவின் மூத்த ஆராய்ச்சியாளர் டாக்டர். எவ்ஜெனி மஷ்கோவிச், “நாம் இப்போது அணிக்கோவை மற்றும் சுழல் அலைகளுக்கு இடையேயான தொடர்புகளை கட்டுப்படுத்த முடியும். மேலும், அதை வலுவான தொடர்பு கொள்ள முடியும் என்பதைக் காட்டினோம். எதிர்காலத்தில் அதிவேக தரவு செயலாக்கம் மற்றும் திறமையான தரவு சேமிப்பிற்கான கருத்தியல் ரீதியாக புதிய தொழில்நுட்பங்களை நோக்கி இந்த கண்டுபிடிப்பு ஒரு முக்கியமான படியாகும் என்று நான் நம்புகிறேன்.” என்றும் கூறினார்.

References:

• Walowski, J., & Münzenberg, M. (2016). Perspective: Ultrafast magnetism and THz spintronics. Journal of Applied Physics, 120(14), 140901.
• Juraschek, D. M., Narang, P., & Spaldin, N. A. (2020). Phono-magnetic analogs to opto-magnetic effects. Physical Review Research, 2(4), 043035.
• Ueda, H., Jang, H., Chun, S. H., Kim, H. D., Kim, M., Park, S. Y., & Staub, U. (2021). Optical excitation of electromagnons in hexaferrite. arXiv preprint arXiv:2112.05961.