나노기술 및 정책 정보

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독일 도르트문트 대학교(Technische Universität Dortmund)가 주축이 된 국제공동연구팀이 짧은 레이저 펄스로 조명된 나노패턴 자기구조를 사용하여 마그논 폴라론(Magnon-polarons)을 관찰하는 새로운 방법을 발견했음. 연구팀은 마그논 폴라론을 관찰하는 더 나은 방법을 개발한 것임.

매그논은 정보를 전달하는 양자화된 스핀파이지만 조작이 어렵기 때문에 실제 응용이 없었음. 폴라론은 고체 물질에서 원자와 전자 사이의 상호 작용을 연구하기 위해 연구자들이 사용하는 준입자임. 마그논과 폴라론 모두 더 작은 공간(컴퓨터, 스마트 폰 등)에 더 많은 정보를 담는 것을 목표로 하는 연구의 대상임. 일부 연구는 마그논을 자극하기 위해 포논(격자 변형)을 사용하는 것과 관련이 있음. 그러한 작업에서 에너지는 한 방향으로 만 전달됨. 최근 연구에서 연구자들은 더 이상 포논이나 마그논이 아닌 하이브리드 준입자인 마그논-폴라론의 형성을 초래하는 상호 작용을 생성했음.

마그논 폴라론으로 작업할 수 있는 장치는 작년까지 로렌스 버클리 국립 연구소의 팀이 나노 자석을 사용했을 때까지 만 해도 마그논 폴라론을 관찰하기 어려웠음. 이것은 그것들을 사용할 수 있는 장치를 만드는 데 필요한 단계라고 여겨짐. 이 새로운 노력에서 연구원들은 더 긴 시간 동안 더 자세하게 마그논 폴라론을 볼 수 있는 더 정교한 장치를 개발함으로써 그 노력의 결실을 맺었음.

새로운 장치는 Galfenol로 만든 박막에 홈을 먼저 조각하여 만들어졌음. 필름 표면의 홈은 포논과 마그논의 공간 분포에 영향을 미치는 수단으로 사용되었음. 연구팀은 매그논-폴라론이 형성되는 동안 상호 작용하는 매그논과 포논을 관찰하기 위해 펌프 프로브를 사용했음. 그런 다음 반사율 측정 수단으로 보조 펄스 프로브를 적용했음. 마지막 단계는 자기장을 적용하여 마그논 모드의 주파수를 조정하는 것이었음. 연구자들에게 마그논 폴라론이 형성되는 것을 볼 수 있는 기회를 제공하는 것 외에도,이 장치는 그들이 형성된 하이브리드를 조정하여 그들 사이에 더 강한 하이브리드화를 만들 수 있게 했음.

본 연구 성과는 ‘Physical Review B’ (“Magnon polaron formed by selectively coupled coherent magnon and phonon modes of a surface patterned ferromagnet”) 지에 게재됨