Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ ba, 15/09/2009 04:15 (GMT+7)

Quan sát tương tác siêu trao đổi trong hệ nguyên tử lạnh và mạng quang học

Tương tác siêu trao đổi (Superexchange interaction - SE) là một loại tương tác thường xảy ra giữa các spin của các điện tử trong vật liệu tinh thể. Không giống như các tương tác trao đổi thông thường khác xảy ra khi các điện tử đủ gần nhau sao cho hàm sóng của chúng phủ nhau, SE không đòi hỏi sự phủ nhau của hàm sóng. Thay vào đó, tương tác này dựa trên nguyên lí nhảy điện tử (sự nhảy ảo - virtual hopping) từ vị trí này đến vị trí khác trong một mạng tinh thể. Đây là một quá trình cơ học lượng tử mà nhờ đó, điện tử có thể chui hầm qua các vùng lân cận riêng biệt và tham gia vào vị trí lân cận đó, và chỉ cho phép chính điện tử đó hoặc điện tử ở vùng lân cận nhảy trở lại vị trí cũ sau một thời gian. Các khả năng có thể xảy ra ở đây bị chi phối bởi sự định hướng tương đối giữa các spin của điện tử. Kết quả là tương tác siêu trao đổi vừa khiến cho các spin của các điện tử lân cận hướng song song hoặc phản song phụ thuộc chính xác vào thành phần của vật liệu.

Mười ngàn giếng thế kép

Mới đây, nhóm nghiên cứu của Immanuel Bloch (Đại học Johannes Guttenberg, Đức) cùng ới các cộng sự ở Đại học Harvard và Đại học Boston (Mỹ) đã quan sát được tương tác siêu trao đổi trong một mạng quang học của các nguyên tử Rubidium siêu lạnh. Nhóm đã đặt chéo một chùm tia laser để tạo ra 10000 giếng thế kép giống nhau, mỗi giếng chứa hai nguyên tử và xắp xếp trên một đường thẳng tạo ra một mạng quang học một chiều (hình vẽ).

Với mô hình mạng được thiết lập sao cho mỗi cặp nguyên tử sẽ có spin hướng theo chiều ngược nhau - tạo ra cấu hình vật liệu phản sắt từ. Sau đó, chùm laser được điều chỉnh để giảm hàng rào thế giữa các cặp nguyên tử, cho phép các điện tử có thể chui hầm giữacác giếng và do đó làm tăng tương tác siêu trao đổi. Và sau đó, sự phản ứng của spin của nguyên tử với sự thay đổi này được ghi nhận. Khi mà họ không thể quan sát từng nguyên tử riêng biệt, họ có thể đo hiệu ứng bằng cách lấy trung bình theo chiều bên trái và bên phải của spin của mỗi giếng kép.

Hình 2. Mô hình về tương tác siêu trao đổi trong hệ nguyên tử siêu lạnh Dao động spin

Nhóm đã quan sát được các spin dao động từ phía sau về phía trước giữa các giếng. Ví dụ, nếu nguyên tử ở bên trái của giếng bắt đầu là spin up, còn giếng bên phải là spin down, thì sau thời gian khoảng 25 ms, giếng bên trái sẽ giữ trạng thái spin down còn bên phải thì trở thành spin up. Nhóm khẳng định rằng quan sát này hoàn toàn phù hợp với những gì được mô tả trong l thuyết về tương tác siêu trao đổi giữa các cặp nguyên tử. Bloch và các cộng sự cũng thay đổi liên kết siêu trao đổi từ phản sắt từ (thực chất trở thành tên gọi là tương tác kép - double exchange) mà có các spin song song với nhau, bằng cách nâng chiều của một giếng kép tương đối so với vị trí khác.

Bloch nói với tạp chíPhysicsworld.comrằng nhóm của ông hi vọng có thể mở rộng kỹ thuật để tạo ra mạng quang học hai chiều để cho phép nghiên cứu ở dải rộng hơn các hệ từ tính phức tạp, kể cả các tương tác phản sắt từ theo một chiều và sắt từ theo một chiều khác. Mạng quang học như thế này cũng có thể sử dụng để nghiên cứu các tính chất của một số vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao, mà được biết là có các tính chất từ liên quan đến tương tác siêu trao đổi. Các vật liệu này chứa các lớp hai chiều chồng lên nhau, và do đó một mạng quang học hai chiều sẽ rất hữu ích để hiểu các tương tác đem lại tính siêu dẫn. Bloch cũng tin rằng có thể tinh chỉnh tương tác siêu trao đổi giữa các nguyên tử trong mạng quang học để tạo ra các phần tử logic cho máy tính lượng tử.

Hình 2. Mô hình về tương tác siêu trao đổi trong hệ nguyên tử siêu lạnh

Xem Thêm

Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Vận dụng tư tưởng Hồ Chí Minh về công tác thông tin khoa học và công nghệ trong kỷ nguyên vươn mình của dân tộc
Trong giai đoạn phát triển mới, khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số đang trở thành những động lực quan trọng của tăng trưởng, trong đó thông tin khoa học và công nghệ (KH&CN) ngày càng được xem là nguồn lực chiến lược. Việc vận dụng tư tưởng Hồ Chí Minh về công tác thông tin KH&CN có ý nghĩa thiết thực, góp phần xây dựng nền tảng tri thức phục vụ phát triển nhanh và bền vững.
Chủ tịch Hội đồng Lý luận Trung ương Nguyễn Xuân Thắng: Doanh nghiệp phải là chủ thể kiến tạo tăng trưởng và đổi mới mô hình kinh tế
Chủ tịch Hội đồng Lý luận Trung ương Nguyễn Xuân Thắng nhấn mạnh, đất nước đang rất cần một bước chuyển về chất sâu sắc: lớn lên bằng năng suất, mạnh lên bằng sáng tạo và đi xa bằng trách nhiệm. Trong đó, doanh nghiệp chính là lực lượng tiên phong trong sự nghiệp đổi mới...
Chủ tịch Bùi Thị Minh Hoài dự Đại hội đại biểu toàn quốc Hội Luật gia Việt Nam lần thứ XV, nhiệm kỳ 2026-2031
Sáng 7/10, tại Hà Nội, Đại hội đại biểu toàn quốc Hội Luật gia Việt Nam lần thứ XV, nhiệm kỳ 2026-2031 đã diễn ra phiên trọng thể. Bà Bùi Thị Minh Hoài - Ủy viên Bộ Chính trị, Bí thư Trung ương Đảng, Chủ tịch Ủy ban Trung ương MTTQ Việt Nam dự và phát biểu chỉ đạo tại Đại hội.
Lào Cai: Ra mắt "lá chắn số" CDSH E-learning bảo vệ thanh niên trên không gian mạng
Sáng 6/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Lào Cai phối hợp cùng Trung tâm Phát triển Khoa học công nghệ và Chăm sóc sức khỏe cộng đồng (YENBAI CDSH) và Câu lạc bộ Trí thức trẻ tổ chức Sự kiện ra mắt Bộ công cụ tự học trực tuyến CDSH E-learning. Sự kiện thuộc khuôn khổ Dự án “Thanh niên trong công tác phòng ngừa rủi ro trên không gian mạng” do Liên minh Châu Âu tài trợ.
Hội nghị Trung ương 4: Phát huy sức sáng tạo con người trong giai đoạn phát triển mới
Phát biểu tại Khai mạc Hội nghị lần thứ Tư Ban Chấp hành Trung ương Đảng, khóa XIV, Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm nêu rõ, Hội nghị Trung ương lần thứ Tư vừa phải giải quyết những điều kiện để thực hiện hiệu quả các quyết sách, vừa phải chuẩn bị cơ sở lý luận, tổ chức và con người cho sự phát triển lâu dài của đất nước.
Lào Cai: Thúc đẩy tiếp cận tín dụng xanh trong chuỗi giá trị bảo vệ rừng
Ngày 5/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Lào Cai phối hợp với Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ và Chăm sóc sức khỏe cộng đồng (YENBAI CDSH) tổ chức Hội thảo “Tài chính vi mô, tín dụng xanh và khả năng tiếp cận vốn của các chủ thể kinh tế quy mô nhỏ trong chuỗi giá trị bảo vệ rừng”.
Lâm Đồng: Hội thảo Giải pháp phát triển kinh tế ban đêm đến năm 2030
Sáng 1/10, tại Trung tâm Hành chính tỉnh Lâm Đồng, Sở Văn hóa, Thể thao và Du lịch phối hợp với Trường Đại học Kinh tế - Tài chính TP Hồ Chí Minh tổ chức Hội thảo khoa học về phát triển kinh tế ban đêm tỉnh Lâm Đồng. Với sự tham dự của đại diện lãnh đạo UBND tỉnh, lãnh đạo các sở, ban, ngành, địa phương cùng gần 100 chuyên gia, nhà khoa học, nhà quản lý và đại diện cộng đồng doanh nghiệp.
Đắk Lắk: Liên hiệp Hội - Thành viên tích cực của Mặt trận trong giai đoạn mới
Là thành viên của Mặt trận Tổ quốc Việt Nam tỉnh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Đắk Lắk phát huy vai trò tập hợp, đoàn kết đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ, làm cầu nối giữa trí thức với Đảng, Nhà nước và Nhân dân. Trong giai đoạn mới, Liên hiệp Hội tỉnh tăng cường phối hợp, phát huy nguồn lực trí tuệ, góp phần củng cố khối đại đoàn kết và thúc đẩy Đắk Lắk phát triển bền vững.