Для увеличения емкости современных магнитных носителей информации необходимо преодолеть фундаментальное ограничение на минимальный размер магнитной ячейки памяти. Один из вариантов решения этой проблемы - использование мономолекулярных магнитов. В будущем они могут обеспечить сверхвысокую плотность записи информации на носители, а также стать структурными блоками квантовых компьютеров.

Над исследованиями магнитов размером с молекулу работают ученые Международного томографического центра СО РАН при помощи Лазера на свободных электронах СЦСТИ Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Результаты опубликованы в Journal of Magnetic Resonance.

Глобальная цель проекта МТЦ и ИЯФ СО РАН - научиться манипулировать намагниченностью мономолекулярного магнита с помощью коротких импульсов излучения ЛСЭ на рабочих станциях ЭПР-спектроскопии и СКВИД-магнетометрии. Специально под этот проект физики ИЯФ СО РАН разработали электронный модулятор мощности ЛСЭ, позволяющий формировать микросекундные импульсы терагерцового излучения.

Старший научный сотрудник лаборатории магнитного резонанса МТЦ СО РАН, кандидат физико-математических наук, старший преподаватель НГУ Сергей Вебер:

"На данный момент мы говорим о фундаментальных исследованиях, но практические приложения, такие как создание ячеек сверхъемких носителей информации и кубитов вполне вероятны в недалеком будущем. Для прикладного использования мономолекулярных магнитов необходимо научиться контролируемо индуцировать в них спиновые переходы - "перемагничивать" молекулы - это и есть основная задача наших экспериментов, которые мы проводим с помощью терагерцового излучения. Получаемые данные уникальны и могут лечь в основу прикладных методик манипулирования спиновым состоянием мономолекулярных магнитов, а также позволят улучшить параметры существующих мономолекулярных магнитных систем".

Одна из проблем, которая стояла перед учеными МТЦ СО РАН, была связана с ограничением времени воздействия мощного лазерного излучения на объект. В первых экспериментах макроимпульсы терагерцового излучения формировались механически. Удалось успешно сформировать импульсы длительностью ~300 микросекунд, но мощность лазера все равно приходилось уменьшать, чтобы не перегревать образец. Тогда специально для этого эксперимента физики ИЯФ СО РАН разработали электронный модулятор мощности ЛСЭ. Весной 2018 г. экспериментально были получены импульсы порядка 50 микросекунд.

Ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Олег Шевченко:

"Чтобы избежать сильного нагрева исследуемых образцов, необходимо уменьшить среднюю мощность излучения, но при этом сохранить пиковую. Для решения данной задачи нами был предложен метод электронной модуляции терагерцового излучения, который позволяет относительно быстро выключать генерацию ЛСЭ, сохраняя при этом средний ток электронного пучка, что важно для устойчивой работы ускорителя. Для других пользователей ЛСЭ большее значение имеет не величина средней мощности, а ее стабильность - новый метод позволяет плавно изменять среднюю мощность за счет изменения скважности макроимпульсов. Важно и то, что управлять работой модулятора пользователи смогут самостоятельно со своих рабочих станций".

Электронный модулятор мощности ЛСЭ откроет новые возможности для проведения экспериментов, так как позволит работать на пиковых мощностях без термического воздействия на объекты, а передача контроля за излучением конечному пользователю упростит и сам ход экспериментов.

Источники

Лазер на свободных электронах в ИЯФ СО РАН модернизировали для изучения магнитов размером с молекулу
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 21/08/2018
Лазер на свободных электронах в ИЯФ СО РАН модернизировали для изучения магнитов размером с молекулу
SMIonline (so-l.ru), 21/08/2018
Изучить магниты размером с молекулу
Академгородок (academcity.org), 20/08/2018
Новосибирские ученые модернизировали лазер для изучения магнитов размером с молекулу
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 20/08/2018
Новосибирские ученые модернизировали лазер для изучения магнитов размером с молекулу
БезФормата.Ru Новосибирск (novosibirsk.bezformata.ru), 20/08/2018
Сибирские ученые настроили лазер на свободных электронах для манипуляций с магнитами размером с молекулу
Новосибирские новости (nscn.ru), 20/08/2018
Лазер на свободных электронах модернизировали для изучения магнитов размером с молекулу
Наука в Сибири (sbras.info), 20/08/2018
Сибирские ученые модернизировали лазер на свободных электронах
Infopro54.ru, 20/08/2018
Лазер на свободных электронах модернизировали в Академгородке
Навигатор (navigato.ru), 20/08/2018
Новосибирский лазер на свободных электронах модернизировали для изучения магнитов размером с молекулу
Институт ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН, 20/08/2018
ИЯФ участвует в проекте по изучению магнитов размером с молекулу
Московский Комсомолец # Новосибирск (novos.mk.ru), 22/08/2018
Лазер на свободных электронах поможет создать компактную магнитную память
Чердак (chrdk.ru), 23/08/2018
Лазер на свободных электронах поможет создать компактную магнитную память
Ronin (ronin.ru), 23/08/2018
Новости с передовых рубежей науки
ИА ИНВУР (invur.ru), 31/08/2018
В ИЯФ СО РАН разработали магниты, которые увеличат яркость синхротрона ESRF
1k.com.ua, 02/09/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц
Cont.ws, 02/09/2018
В ИЯФ СО РАН разработали магниты, которые увеличат яркость синхротрона ESRF
Научная Россия (scientificrussia.ru), 02/09/2018
Новосибирские ученые предложили метод протонного ускорения частиц, который успешно применили в ЦЕРН
БезФормата.Ru Новосибирск (novosibirsk.bezformata.ru), 02/09/2018
Физики ЦЕРН экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Город финансов (gorodfinansov.ru), 04/09/2018

Похожие новости

  • 30/08/2018

    Новосибирские ученые знают, как разбить древность на атомы

    Озера, древние книги, иконы, кости мамонтовой фауны или доисторического человека, деревянные колоды из погребений и даже болотный торф - все эти объекты можно точно датировать, определить время их создания, появления на свет или, если речь идет о живом существе, период обитания на Земле.
    119
  • 09/06/2018

    ИЯФ СО РАН предоставит площадку для лечения

    ​Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН готов предоставить на своей территории площадку для лечения методом бор-нейтронозахватной терапии онкобольных, которым не помогают другие методы. Это должно быть временным решением до появления специализированной клиники, проект которой разрабатывается в Новосибирском государственном университете.
    435
  • 22/09/2016

    В Новосибирске планируют создать клинику для лечения методом БНЗТ

    ​Новосибирский государственный университет в сотрудничестве с российскими и зарубежными научными организациями работает над реализацией масштабного проекта по созданию клиники для лечения глиобластомы мозга и других онкологических заболеваний с помощью метода бор-нейтронозахватной терапии и ускорительного источника нейтронов Института ядерной физики им Г.
    2261
  • 25/06/2018

    Павел Логачев: источник синхротронного излучения будет центром, который объединит разные научные направления

    ​В проекте Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ) уже сейчас задействовано много институтов, а в будущем установка станет крупным центром общего пользования. Представители нескольких научных направлений рассказали, почему источник синхротронного излучения (СИ) важен для Академгородка и его ученых.
    261
  • 16/10/2017

    Пассажиров аэропорта Дели проверяет техника, разработанная учеными ИЯФ СО РАН

    Система рентгенографических сканеров Express Inspection, совместной разработкой которых занимался Новосибирский Институт ядерной физики им Г. И. Будкера СО РАН и Орловский завод «Научприбор», проходит апробацию в Индии.
    532
  • 07/03/2016

    В ИЯФ СО РАН разработали ключевые компоненты нового коллайдера

    ​ ​В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН созданы вакуумные камеры, корректирующие магниты, электроника регистрации и программное обеспечение для установки SuperKEKB, которая монтируется в японской Лаборатории физики высоких энергий (КЕК) в Цукубе.
    1932
  • 11/05/2017

    Новосибирские ученые создали модель вулкана с помощью электронной пушки

    ​​Ученые Института ядерной физики (ИЯФ) и Института геологии и минералогии (ИГМ) Сибирского отделения РАН создали первую в мире модель вулканических процессов с помощью уникальной установки для электронно-лучевой сварки.
    910
  • 31/05/2016

    Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

    ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.
    1692
  • 15/12/2015

    Физики НГУ будут изучать процессы с участием самых легких мезонов

    ​НГУ и Институт ядерной физики СО РАН присоединились к эксперименту KLOE-2 по изучению "легчайших из тяжелых" - сильно взаимодействующих элементарных частиц каонов и пионов, которые относятся к классу мезонов.
    1687
  • 17/09/2018

    Большой адронный коллайдер и фундаментальные вопросы науки

    Россия пока не получила ни одного заказа при модернизации Большого адронного коллайдера, хотя раньше без нее ЦЕРН обойтись в принципе не мог. Ровно десять лет назад в Европейской лаборатории ядерных исследований (ЦЕРН) был запущен Большой адронный коллайдер.
    87