المغنونات تعيش أطول مما ظُن وتعزز آمال الإلكترونيات السبينية

كيف جرت التجربة

استخدم الفريق أكسيد النحاس، وهو مادة مغناطيسية تتميز بتفاعلات قوية بين المغناطيسية واهتزازات الذرات. وُجّهت إلى العينة نبضة ليزر قصيرة جدًا وشديدة، أثارت الإلكترونات وغيّرت سبيناتها وولّدت المغنونات خلال فيمتوثوانٍ. بعد ذلك تفاعلت الإثارات المغناطيسية مع بعضها مكوّنةً منظومة موجية أكثر اضطرابًا، ثم بدأت لاحقًا بنقل طاقتها إلى اهتزازات الذرات في البنية البلورية، أي الفونونات.

وكانت الملاحظة الأهم في هذه المرحلة الأخيرة: فقد جرى انتقال الطاقة من المغنونات إلى الفونونات على مقياس النانوثانية فقط، وهو أطول بكثير مما توقعه الباحثون في مادة تتسم بتفاعلات مغناطيسية وذرية بهذه القوة.

ولرصد العملية استخدم الفريق نبضات أشعة سينية شديدة من ليزر الإلكترونات الحرة وتقنية القياس pump-probe، ودمج طريقتين معروفتين بالأشعة السينية مع تطبيق جديد لتقنية التشتت الرنيني المحلول زمنيًا، ما أتاح تتبع عمليات تجري على مقاييس زمنية متباينة جدًا.

ويرى الباحثون أن الفروق بين علاقتي الطاقة والزخم لدى المغنونات والفونونات تؤدي دورًا مهمًا في طول عمر المغنونات، إذ تحدّ من كفاءة تبادل الطاقة بينهما. وقد يساعد فهم هذه الآلية في تصميم مواد يمكن التحكم بعمر المغنونات فيها، لاستخدامها في دوائر منطقية موفرة للطاقة وأجهزة سبينية وبنى حوسبة جديدة.