في إنجاز علمي جديد، استطاع الفيزيائيون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) استخدام أشعة التيراهيرتز لتحفيز حالة مغناطيسية دائمة في مادة مضادة للمغناطيسية، يُشير هذا الابتكار إلى إمكانية تطوير تقنيات تخزين بيانات فائقة المقاومة للتأثيرات المغناطيسية الخارجية.

التحكم المغناطيسي بأشعة التيراهيرتز

باستخدام نوع خاص من الليزر التيراهيرتز الذي يهتز بتردد يتجاوز تريليون مرة في الثانية، تمكن الباحثون من ضبط اهتزازات الذرات في مادة مضادة للمغناطيسية، نجحوا في تعديل اتجاه دوران الذرات (spins) وخلق حالة مغناطيسية جديدة يمكن أن تستمر لفترة طويلة، مما يمهد الطريق لتطبيقات مستقبلية في تخزين البيانات ومعالجتها.

ما هي المواد المضادة للمغناطيسية؟

المواد المضادة للمغناطيسية تحتوي على ذرات تدور في اتجاهات متعاكسة (أعلى، أسفل) بحيث تلغي تأثير بعضها، مما يجعلها مقاومة للتأثيرات المغناطيسية الخارجية.

على عكس المغناطيس العادي (ferromagnets)، يصعب التحكم في هذه المواد، لكنها تعد خيارا واعدا لتقنيات تخزين البيانات نظرا لمقاومتها العالية للتداخلات المغناطيسية.

تقنيات واعدة لتخزين البيانات

إذا أمكن استخدام المواد المضادة للمغناطيسية في تصنيع رقائق الذاكرة، يمكن كتابة البيانات في مناطق دقيقة داخل المادة تُعرف باسم "النطاقات" (domains).

0: يمثلها ترتيب معين لدوران الذرات.

1: يمثلها ترتيب مختلف.

ستكون هذه البيانات أكثر استقرارا مقارنةً بالتقنيات الحالية، ما يوفر تخزينا موثوقا للمعلومات.

ابتكار تقنية مغناطيسية جديدة

قام فريق MIT بتوجيه نبضات تيراهيرتز دقيقة نحو مادة FePS3، وهي مادة معروفة بخصائصها المغناطيسية عند درجات حرارة منخفضة.

النتيجة: انتقال المادة من حالة مضادة للمغناطيسية إلى حالة مغناطيسية تدوم عدة ميلي ثانية بعد إطفاء الليزر.

هذه المدة الزمنية الطويلة تتيح للعلماء دراسة خصائص المادة الجديدة واستغلالها في تطوير التقنيات.

تفسير الآلية العلمية

عند توجيه نبضة تيراهيرتز، تهتز الذرات بتردد مشابه لتردد الضوء.

هذا الاهتزاز يؤدي إلى تعديل توازن الدوران الذري، مما يخلق حالة مغناطيسية جديدة.

التطبيقات المستقبلية والتحديات

وفقا لـ نوه جيديك، أستاذ الفيزياء في MIT، يُمكن لهذا الابتكار أن يُحدث تغييرا كبيرا في صناعة رقائق الذاكرة وتكنولوجيا المعالجة.

التطبيقات المحتملة:

تخزين البيانات بكفاءة عالية.

استهلاك أقل للطاقة.

مقاومة أعلى للتداخلات الخارجية. 

التحدي الأكبر

التحكم الدقيق في المواد المضادة للمغناطيسية يُعد صعبا، لكن هذا الاكتشاف يفتح "أبوابا جديدة" للتحكم بها باستخدام الضوء.

آفاق البحث المستقبلي

يخطط الفريق لتحسين تقنيات التحفيز المغناطيسي باستخدام الضوء ودراسة كيفية تعزيز استقرار الحالة المغناطيسية.

قد تُساهم هذه الأبحاث في تطوير تقنيات متقدمة لتخزين البيانات ومعالجة المعلومات.

كما تُشكل الخطوة الأولى نحو فهم أعمق للتفاعلات الذرية والمغناطيسية.

 إن استخدام الضوء لإحداث تغييرات مغناطيسية دائمة يمثل طفرة في مجال فيزياء الكم، ويمهد الطريق لمستقبل تكنولوجي أكثر تطورا في تخزين البيانات.