도호쿠 대학과 일본 원자력청 연구원들은 자성 물질 내에서 실제 우주와 수학적으로 유사한 방식으로 전자 양자 상태의 구조를 설명하는 '전자 우주'의 기하학을 조작하기 위한 근본적인 실험과 이론을 개발했습니다. 주변 조건.
조사된 기하학적 특성, 즉 양자 메트릭은 일반적인 전기 전도와 구별되는 전기 신호로 감지되었습니다. 이 획기적인 발전은 전자의 근본적인 양자 과학을 밝히고 양자 측정법에서 나타나는 비전통적인 전도를 활용하는 혁신적인 스핀트로닉 장치를 설계할 수 있는 길을 열어줍니다.
연구의 세부 사항은 저널에 게재되었습니다. 자연 물리 4월 22, 2024합니다.
많은 장치에 중요한 전기 전도는 옴의 법칙을 따릅니다. 즉, 전류는 인가된 전압에 비례하여 반응합니다. 그러나 새로운 장치를 실현하기 위해 과학자들은 이 법칙을 뛰어넘는 수단을 찾아야 했습니다.
여기에 양자 역학이 등장합니다. 양자 메트릭으로 알려진 독특한 양자 기하학은 비옴 전도를 생성할 수 있습니다. 이 양자 측정법은 물질 자체에 내재된 특성으로, 물질의 양자 구조의 기본 특성임을 시사합니다.
"양자 미터법"이라는 용어는 일반 상대성 이론의 "미터법" 개념에서 영감을 얻었습니다. 이는 블랙홀 주변과 같은 강렬한 중력의 영향으로 우주의 기하학이 어떻게 왜곡되는지 설명합니다. 마찬가지로, 재료 내에서 비오믹 전도를 설계하려면 양자 측정법을 이해하고 활용하는 것이 필수적입니다.
이 측정법은 물리적 우주와 유사한 "전자 우주"의 기하학을 묘사합니다. 특히, 단일 장치 내에서 양자 메트릭 구조를 조작하고 실온에서 전기 전도에 미치는 영향을 식별하는 것이 과제입니다.
연구팀은 이국적인 자석인 Mn을 포함하는 박막 이종구조에서 상온에서 양자미터 구조를 성공적으로 조작했다고 보고했다.3Sn, 그리고 중금속인 Pt. 망3Sn은 Pt에 인접할 때 본질적인 자기 조직을 나타내며, 이는 인가된 자기장에 의해 크게 변조됩니다.
연구팀은 전압이 인가된 전류에 직교 및 2차적으로 반응하는 2차 홀 효과라고 불리는 비옴 전도를 감지하고 자기적으로 제어했습니다. 이론적 모델링을 통해 그들은 관찰이 양자 측정법으로만 설명될 수 있음을 확인했습니다.
“우리의 2차 홀 효과는 Mn의 특정 자기 텍스처와 결합되는 양자 측정 구조에서 발생합니다.3Sn/Pt 인터페이스. 따라서 우리는 스핀트로닉 접근법을 통해 물질의 자기 구조를 수정함으로써 양자 측정법을 유연하게 조작할 수 있으며, 2차 홀 효과의 자기 제어에서 이러한 조작을 검증할 수 있다”고 이번 연구의 주저자인 한지아오(Jiahao Han)는 설명했다.
이론 분석의 주요 공헌자인 아라키 야스후미(Yasufumi Araki)는 다음과 같이 덧붙였습니다. “이론적 예측은 양자 측정법을 실험에서 측정된 재료 특성을 수리 물리학에서 연구된 기하학적 구조와 연결하는 기본 개념으로 가정합니다. 그러나 실험에서 그 증거를 확인하는 것은 여전히 어려운 일이었습니다. 양자 측정법에 접근하는 우리의 실험적 접근 방식이 이러한 이론적 연구를 발전시키는 데 도움이 되기를 바랍니다.”
수석 연구원인 후카미 슌스케는 “지금까지 양자 측정법은 우주와 마찬가지로 고유하고 통제할 수 없는 것으로 여겨졌지만 이제는 이러한 인식을 바꿔야 합니다. 우리의 연구 결과, 특히 실온에서의 유연한 제어는 향후 정류기 및 검출기와 같은 기능적 장치를 개발할 수 있는 새로운 기회를 제공할 수 있습니다.”