اتصال اینترنت Starlink به وسایل نقلیه تا پایان سال ۲۰۲۱

ایلان ماسک با انتشار توئیتی اعلام کرد که اینترنت ماهواره استارلینک تا پایان سال جاری میلادی به وسایل نقلیه خواهد آمد.

به گزارش باشگاه خبرنگاران جوان، به نقل از ورج؛ سرویس اینترنت ماهواره‌ای Starlink جدید SpaceX در حال حاضر در حال سپری کردن یک دوره آزمایش بتا بسیار محدود است، اما این شرکت با مدیریت ایلان ماسک در حال فکر کردن به آینده است.

همانطور که برای اولین بار توسط CNBC اشاره شد، ماه گذشته شرکت اسپیس ایکس، درخواستی را برای صدور مجوز اتصال اینترنت ماهواره‌ای به ایستگاه‌های در حال حرکت به کمیسیون ارتباطات فدرال آمریکا فرستاده بود. ایستگاه‌های در حال حرکت، اتومبیل‌ها، کامیون‌ها، کشتی‌ها و هواپیما‌ها هستند.

البته همانطور که در گزارش قبلی هم گفته شد خودرو‌های کوچک‌تر و اتومبیل‌های تسلا هنوز برای برخورداری از این قابلیت باید صبر کنند، ایلان ماسک در این باره توئیتی را منتشر کرد و نوشت: " ترمینال استارلینک «بسیار بزرگ» است و برای نصب روی هواپیما، کشتی، کامیون و کاروان در نظر گرفته شده است. "

این یک تغییر بزرگ برای Starlink است، استارلینک که در حال حاضر حتی به مشتریان اجازه نمی‌دهد سخت افزار موجود را از محلی به محل دیگر منتقل کنند، اگر کسی می‌خواهد از این نسخه بتا استفاده کند، به او اعلام می‌شود که این سرویس محدود به مکانی است که کاربر در هنگام ثبت نام و پرداخت هزینه آدرس آن را وارد کرده، دلیل این امر این است که صورت فلکی ماهواره Starlink هنوز کاملاً ساخته نشده، این موضوع یک محدودیت دائمی نیست، ایلان ماسک بار دیگر با انتشار توئیتی در این باره نوشت: " این محدودیت به‌زودی برطرف می‌شود و امکان استفاده از اینترنت ماهواره‌ای در حین حرکت را فراهم می‌کند."

اتصال اینترنت Starlink به وسایل نقلیه تا پایان سال ۲۰۲۱

ماسک می‌گوید برای اینکه اینترنت استارلینک قابلیت جا به جایی پیدا کند باید چند ماهواره دیگر به فضا فرستاده و به روز رسانی‌های سخت افزاری دیگری نیز توسط این شرکت منتشر شود. او ادعا کرد که تا پایان سال جاری میلادی می‌توان انتظار حمل پذیری این سرویس اینترنتی را داشت.

گفتگو باخود با صدای‌بلند، روشی برای تفکرخلاق و پردازش شناختی

در این درس می‌آموزیم که چرا و چگونه با خودْ بلند صحبت کردن باعث افزایش مهارت تفکر و گفتار می‌شود. چگونه گفتگوی شخصی نه تنها در ایجاد انگیزه و تنظیم عاطفی، بلکه در برخی عملکردهای شناختی بالاتر مانند توسعه فراشناخت و استدلال نیز نقش دارد. پس خود را آماده کنید که برخی اوقات به دیگران بگویید: "ببخشید، الان نمی توانم! فعلاً مشغول صحبت با خودم هستم ".

سواد زندگی؛ توسعه توانمندی‌های فردی؛ سید محمد مهدی شهیدی- تا به حال پیش آمده با خودتان با صدای بلند حرف زده باشید؟ گفتگوی با خود با صدای بلند شاید کاری عجیب و غیر عاقلانه به نظر بیاید اما افراد زیادی هستند که آگاهانه یا ناخودآگاه گاهی با صدای بلند با خود حرف می زنند و در جایگاه مخاطبی فرضی، ایده ها، افکار و رفتار و اندیشه های خود را مرور کرده یا به نقد می‌کشند. مطالعات علمی نشان داده اند گفتگو با خود با صدای بلند بر خلاف مکالمه درونی خاموش، نه تنها بازبینی و بررسی ایده، فکر و اندیشه را برای فرد ممکن می کند بلکه فرایندی خلاق است که به نوبه خود تفکر ایجاد می کند. به عبارت دیگر هر کلمه و جمله ای که گفته می شود فقط فکر موجود را به وجود نمی‌آورد، بلکه باعث ایجاد ارتباطات ذهنی و زبانی جدیدی می شود؛ گفتگوی شخصی اطلاعات جدیدی را به روند ذهنی اضافه  کرده و آبشارهای ذهنی جدیدی ایجاد می‌کند. 

به همین دلیل بهترین راه حل برای زمانی که فکرمان کار نمی کند این نیست که مقابل یک صفحه خالی بنشینیم تا ایده و راه حل از راه برسد، بلکه باید با بلند صحبت کردن با خود یا نوشتن (هرچیزی) موجب شکل گیری و پردازش افکارمان شویم. در این درس می‌آموزیم که چرا و چگونه با خود بلند صحبت کردن باعث افزایش مهارت تفکر و گفتار می شود. چگونه گفتگوی شخصی نه تنها در ایجاد انگیزه و تنظیم عاطفی، بلکه در برخی عملکردهای شناختی بالاتر مانند توسعه فراشناخت و استدلال نیز نقش دارد. پس خود را آماده کنید که برخی اوقات به دیگران بگویید: " ببخشید، الان نمی توانم! فعلاً مشغول صحبت با خودم هستم ". 

پیشینه علمی و تاریخی

این ایده که بلند صحبت کردن و تفکر با هم ارتباط نزدیک دارند موضوع جدیدی نیست. در یونان باستان و روم، سخنور بزرگی مانند مارکوس تولیوس سیسرون  با این شیوه توانست نام خود را در تاریخ به عنوان سخنور جاودانه کند. اما شاید جذاب ترین پیشرفت مدرن این ایده در مقاله "درباره شکل گیری تدریجی اندیشه ها در حین سخنرانی" (1805) توسط نویسنده آلمانی هاینریش فون کلایست ظاهر شد. در این مقاله، کلایست استفاده از گفتگو با خود با صدای بلند را به عنوان روشی برای تفکر توصیف می کند و می گوید که اگر نتوانیم چیزی را فقط با اندیشیدن در مورد آن کشف کنیم، می توانیم آن را در روند گفتگو با خود با صدای بلند کشف کنیم. او می نویسد که ما معمولاً یک فکر را به صورت انتزاعی در ذهن شروع می کنیم، اما گفتگو با خود راجع به آن فکر، به تبدیل آن اندیشۀ مبهم به یک ایده کامل کمک می کند. در واقع با صدای بلند صحبت کردن نه تنها یک وسیله ارتباطی است، بلکه یک فن آوری تفکر است که شکل گیری و پردازش افکار را تسریع می کند.  

به نوشته کلایست، این فکر نیست که تولید گفتار می کند بلکه، گفتار یک فرایند خلاقانه است که به نوبه خود تفکر ایجاد می کند. همانطور که "اشتها همراه با غذا خوردن پدید می آید."

من مانند بسیاری از ما، گاهی اوقات با صدای بلند با خودم صحبت می کنم، اگرچه غالباً این کار را در فضاهای عمومی انجام نمی‌دهم اما وقتی پیاده روی می کنم معمولا با صدای بلند با خودم حرف می‌زنم. هر زمان که بخواهم برای مسئله‌ای راه حلی پیدا کنم، یا وقتی ایده‌ای در ذهن دارم، یا روی نوشتن مقاله‌ای کار می کنم، به این روال کاری یعنی گفتگو با خود روی می آورم. این کار باعث افزایش مهارت تفکر و گفتار من می شود. 

نظریه های معاصر در زمینه شناخت و علم یادگیری، گمانه زنی‌های کلایست را مجدداً تأیید می کنند و نشان می دهند که چگونه گفتگوی شخصی نه تنها در ایجاد انگیزه و تنظیم عاطفی ، بلکه در برخی عملکردهای شناختی بالاتر مانند توسعه فراشناخت و استدلال نیز نقش دارد. در واقع همانطور که کلایست می گوید، صحبت کردن شخص با خود یک ابزار شناختی و فکری است که امکان استفاده گسترده از موارد احتمالی را فراهم می کند.

گفتگو با خود در کودکی

اگر صحبت کردن با خود بسیار مفید است، چرا ما همیشه با خودمان صحبت نمی کنیم؟ 

ارتباط بین گفتار با خود و مکالمه درونی می تواند توضیح دهد که چرا اینگونه شده و ما از گفتگوی با خود در کودکی به مکالمه درونی در بزرگسالی می رسیم. 

در دهه 1920 یک روانشناس رشد به نام لو ویگوتسکی نشان داد که خود-گفتاری در کودکان نقش ذهنی فعالی دارد. وی مشاهده کرد که کودکان در حالی که با صدای بلند با خود صحبت می کردند مشغول انجام وظایف بودند و به این نتیجه رسید که "گفتگوی خصوصی" آنها مرحله مهمی در رشد ذهنی آنهاست. گفتارِ با خود به تدریج  و با تعامل کودک با دیگران به مکالمه ای واقعی تبدیل می شود تا زمانی که در بزرگسالی دوباره تبدیل به مکالمه درونی خاموش شود.

 با این حال ، درونی شدن گفتگو با خود لزوماً شواهدی از بلوغِ شناختی نیست، بلکه می تواند نمایانگر انحطاط یک مهارت اساسی شناختی  در برابر فشار اجتماعی باشد.

 اروینگ گافمن ، جامعه شناس، میگوید که گفتگو با خود "تابو" است زیرا "تهدیدی برای میان سوژه" است و این فرض اجتماعی را که گفتار عملی ارتباطی است، نقض می کند. همانطور که او در کتابش فرم های گفتگو (1981) نوشت : "هیچ شرایطی وجود ندارد که بتوانیم بگوییم:" ببخشید ، الان نمی توانم بیایم ، من مشغول صحبت با خودم هستم ". بدین ترتیب جامعه گفتگو با خود را تنها توسط کودکان، افراد دارای معلولیت ذهنی یا در گفتگوهای تئاتری و نمایشی مجاز دانست و نتیجتاً ما عادت کردیم که در فضاهای عمومی با خودمان بلند صحبت نکنیم تا برچسب دیوانه نخوریم. 

مزایای گفت و گو با خود

در بزرگسالان گفتگو با خود با صدای بلند مزایای خاصی نسبت به مکالمه درونی دارد.

 مکالمه درونی اغلب به صورت "فشرده" و جزئی ظاهر می شود. همانطور که Fernyhough نشان داده است، ما اغلب تمایل داریم که با استفاده از تک کلمات و جملات پیچیده در سکوت با خود صحبت کنیم.  در مقابل، وقتی با صدای بلند صحبت می کنیم، افکار ما با استفاده از ریتم و لحنی که بر معنای عملی و استدلالی آنها تأکید دارد، بازیابی شده و شخص به ایجاد ایده های پیچیده و پیشرفته تشویق می شود.

گفتار نه تنها ایده های قبلی را در ذهن ما بازیابی می کند، بلکه در فرآیند بازیابی، اطلاعات جدیدی ایجاد می کند، دقیقاً مانند فرآیند نوشتن. 

 بلند صحبت کردن نوعی اختراع و خلاقیت است - هر کلمه و جمله ای که گفته می شود فقط فکر موجود را به وجود نمی‌آورد، بلکه باعث ایجاد ارتباطات ذهنی و زبانی جدیدی می شود. در هر دو حالت - گفتار و نوشتار - مادیت زبان دچار دگرگونی می شود (به اصوات شنیدنی یا نشانه های نوشتاری) که به نوبه خود باعث ایجاد تغییر ذهنی می شود. این تحول فقط ترجمه افکار به مجموعه ای دیگر از نشانه ها نیست - بلکه اطلاعات جدیدی را به روند ذهنی اضافه می کند و آبشارهای ذهنی جدیدی را پدید می آورد. 

 به همین دلیل بهترین راه حل برای زمانی که فکرمان کار نمی کند این نیست که مقابل یک صفحه خالی بنشینیم تا ایده و راه حل از راه برسد، بلکه باید با بلند صحبت کردن با خود یا نوشتن (هرچیزی) موجب شکل گیری و پردازش افکارمان شویم. اگرچه مخاطب قابل رویتی نداریم، اما صحبت با خودْ، ما را تشویق می کند تا تصویری از مخاطب بسازیم – به این ترتیب توانایی درک حالات روحی دیگران را می یابیم، و می توانیم مطابق انتظارات تصور شده آنها صحبت و رفتار کنیم. 

گفتگوی با خود با مجبور کردن ما برای بیان کاملتر خود، به ما این امکان را می دهد که با اتخاذ یک دیدگاه بیرونی نسبت به ایده های خود، انتقاد بیشتری از خود داشته باشیم.

ممکن است متوجه شده باشید که گفتگو با خود اغلب به صورت شهودی هنگام حرکت یا راه رفتن فرد انجام می‌ شود. اگر تا به حال در حالی که سعی دارید چیزی را بیان کنید در اتاق خود پایین و بالا رفته باشید، به طور شهودی از این روش استفاده کرده اید. رفتاری که فیلسوفان مشائی  از جمله ابوعلی سینا به آن مشهور بودند.

 تصادفی نیست که وقتی می خواهیم فکر کنیم راه می رویم: شواهد نشان می دهد این حرکت باعث افزایش تفکر و یادگیری می‌شود. دو عملکردی که هر دو در مرکز کنترل حرکتی در مغز فعال می شوند.

 

 در زیرمجموعه علوم شناختی که به شناخت "مجسم" مربوط می شود، یک  نظریۀ برجسته این است که اعمالْ خود سازندۀ فرایندهای شناختی هستند. یعنی اینطور نیست که فعالیت هایی مانند نواختن ساز موسیقی، نوشتن، صحبت کردن یا رقصیدن ابتدا در مغز شروع شود و سپس به عنوان عمل به بدن منتقل شود؛ بلکه این فعالیت ها کلیت ذهن و بدن را که به عنوان یک کل خلاق، یکپارچه کار می‌کنند، درگیر کرده و به نوبه خود بر یکدیگر تأثیر می گذارند. بنابراین یک مشکل قابل توجه این است که بسیاری از ما در محیطی کار و مطالعه می کنیم که به ما اجازه نمی دهد این عضلات شناختی بصری را فعال کنیم، و در واقع اغلب حتی ما را ترغیب می کنند که از آنها اجتناب کنیم.

تحولات فنی و فناوری های نوین که باعث می شود صحبت کردن زائد به نظر برسد نیز مانعی برای پذیرش کامل توانایی شناختی ماست. به تازگی، ایلون ماسک، کارآفرین فناوری، اعلام کرده است که ما در حال حرکت به سمت آینده ای نزدیک و بدون زبان هستیم ، در این حالت می توانیم مستقیماً بین ذهن دیگری و ذهن خود از طریق پیوندهای عصبی ارتباط برقرار کنیم. 

وی در مصاحبه خود می گوید: "مغز ما برای فشرده سازی یک مفهوم پیچیده و تبدیل آن به کلمات تلاش زیادی می کند و اطلاعات زیادی هنگام این فشرده سازی از دست می رود." با این حال، آنچه ماسک به عنوان "تلاش"، اصطکاک و از دست دادن اطلاعات نشان می دهد، شامل افزایش شناختی است. 

گفتار صرفاً مجرای انتقال ایده یا واسطه ای قابل تعویض برای ارتباط مستقیم نیست، بلکه فعالیتی مولد است که تفکر را تقویت می کند. 

 پیوندهای عصبی ممکن است ارتباط بین ذهنی را آسان کنند، اما آنها نمی‌توانند جایگزین فناوری تفکر هنگام گفتار شوند.

 همانطور که کلایست بیش از 200 سال پیش متوجه شد، هیچ ایده قبلی وجود ندارد، بلکه فرایندی ابتکاری است که به وسیله آن گفتار و اندیشه یکدیگر را می سازند.

بنابراین ، دفعه بعد که شخصی را در خیابان در حال گشت و گذار و صحبت با خود دیدید، قبل از قضاوت درباره او صبر کنید - ممکن است او در وسط پردازش ایده یا تفکری باشد.

 شاید آرزو کند کاش می توانست بگوید: "ببخشید ، من الان نمی توانم گپ بزنم، من مشغول صحبت با خودم هستم." و شاید، فقط شاید، ممکن است شما یک روز خود را در حال انجام  این گفتگوی شخصی پیدا کنید.

کانال سواد زندگی در تلگرام:savadzendegi@

کمک گرفتن از ربات ها در روزهای کرونایی (عکس)

پس از شیوع ویروس کرونا در بسیاری از کشورهای جهان، صدها ربات در بیمارستان‌ها، ساختمان‌های اداری و فرودگاه‌های سراسر جهان مستقر شده‌اند تا بتوانند در پیشگیری این بیماری کمک کنند.

 

منبع: مهر

دورنوردی کوانتومی: آیا فیزیکدانان در حال ساخت دستگاه "طی الارض" هستند؟

 

آیا فیزیکدانان در حال ساخت دستگاه "طی الارض" هستند؟

دانشمندان در تلاش هستند تا با استفاده از رایانه‌های کوانتومی و شبیه‌سازی سیاهچاله‌ها، یک کرم چاله دورنورد ایجاد کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی ای، طبق گزارش مجله Quanta، یک گروه از فیزیکدانان نظری در حال استفاده از رایانه‌های کوانتومی و استفاده از مدار کوانتومی که از سیاهچاله‌ها تقلید می‌کند، هستند تا به مدل سازی یک کرم چاله در زندگی واقعی بپردازند که راهی برای طی هر مسافتی در یک لحظه را ممکن می‌کند.

گرفتاری سیاه‌چاله
وقتی به سیاه چاله فکر می‌کنیم، معمولا یک تاریکی مطلق شیطانی را تصور می‌کنیم که همه چیز را به سمت خود می‌کشد و می‌خورد. اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد اجرامی که به یک سیاه‌چاله می‌افتند، با یک سیاهچاله دیگر درگیر می‌شوند و به زمانی در فضا، در جایی در بی‌نهایت در کیهان منتقل می‌شوند.

نام دیگر این فرآیند، انتقال یا دورنوردی کوانتومی است که یک عامل بهره برداری کلیدی برای مهندسان در ساخت رایانه‌های کوانتومی است. درک فیزیک این رخداد سنگین است، اما واقعیت حرکت از یک سیاه چاله به سیاه چاله دیگر در تئوری هیچ فرقی با انتقال اطلاعات رمزگذاری شده بین دستگاه‌های دیجیتالی مرتبط ندارد.

دورنوردی(Teleportation) مفهومی است که به جابه‌جایی ماده بین دو نقطه بدون پیمودن متداول فضای بین دو نقطه مورد نظر، اشاره دارد. به عبارت دیگر انتقال یک ماده از یک نقطه به نقطه دیگر بدون عبور از فضای فیزیکی ما بین آنها است. این فناوری شامل تبدیل ماده به داده-نور، انتقال به مقصد و تبدیل مجدد به ماده اولیه است.

سیاهچاله‌ها در رایانه‌های کوانتومی

البته که مهندسی یک سیاهچاله فراتر از حد مهارت انسانی است، اما محققان دانشگاه مریلند به نام‌های "برایان سوئینگل" و "کریستوفر مونرو" می‌گویند که می‌توانند رایانه‌هایی با مدار کوانتومی به عنوان جایگزین بسازند که مانند سیاه چاله‌ها عمل می‌کنند.

به گفته آنها مدار کوانتومی می‌تواند درست مانند یک سیاه چاله کوچک عمل کند که اگر کار کند، این سیاه چاله مصنوعی هیچ تفاوتی با یک سیاه چاله واقعی نخواهد داشت.

در صورت موفقیت فیزیکدانان، آنها اطلاعات کوانتومی را لحظه‌هایی قبل از اینکه همان اطلاعات وارد مدار دوم شوند به یک "مدار سیاه چاله‌ای" ارسال می‌کنند که آن را می‌خورد و اطلاعات در مدار دوم به سرعت در لحظه جمع‌آوری و رمزگشایی می‌شوند.

این اتفاقی جدید است، زیرا اطلاعات منتقل شده به صورت رمزگذاری شده بیرون می آیند و وقت گیرنده را برای رمزگشایی می‌گیرد. در این حالت جدید، گیرنده یک رایانه کوانتومی است که دقت مطلوب را ارائه می‌دهد.

فناوری جدید دورنوردی
انتقال از راه دور بیشتر در داستان‌های علمی-تخیلی شایع است که از آن جمله می‌توان به جنگ ستارگان اشاره کرد. همچنین این مفهوم در باورهای عامیانه نوعی توانایی فرابشری به‌شمار می‌رفته‌ است و داستان‌های زیادی نیز در این زمینه بیان شده‌ است.

تا پیش از کشف کوانتوم، دورنوردی از دیدگاه فیزیک غیرمنطقی و خرافی انگاشته می‌شد. با این حال سال‌ها طول کشید تا پس از کشف فوتون و خاصیت دوگانه موجی - ذره‌ای نور الکترومغناطیس، وجود دورنوردی در ذرات بنیادین به اثبات برسد. این اکتشافات باعث آغاز پژوهش‌ها در این زمینه شد. هم‌اکنون در بسیاری از گروه‌های فیزیک کوانتوم و ذرات بنیادین در این زمینه تحقیق می‌شود.

پژوهشگران دانشگاه فناوری "دلفت" هلند در ماه مه ۲۰۱۴ برای نخستین‌بار موفق به دورنوردی اتم‌ها بین دو نقطه در فاصله سه متری از یکدیگر شدند که می‌تواند به معنای امکانپذیر بودن دورنوردی انسان در آینده باشد.

در این پژوهش، اطلاعات رمزگذاری شده به ذرات زیراتمی را بین دو نقطه در فاصله سه متری از یکدیگر با دقت صد درصدی منتقل کردند. اطلاعات به راحتی از یک سمت به سمت دیگر منتقل شد و هیچ عاملی نتوانست این فرآیند را مختل کند. این دستاورد نخستین گام برای توسعه شبکه‌های شبه‌اینترنت بین رایانه‌های کوانتومی فوق‌سریع محسوب می‌شود.

"رونالد هنسون" سرپرست این تحقیقات گفت: آنچه ما دورنوردی می‌کنیم، حالتی از ذره است. اگر اعتقاد داشته باشیم که ما چیزی جز مجموعه‌ای از اتم‌های به هم متصل نیستیم، از نظر اصولی، می‌توانیم خود را از یک نقطه ‌به‌ نقطه دیگر دورنوردی کنیم. اما این فرآیند نه تنها در عمل امری بسیار بعید به نظر می‌رسد بلکه انجام آن نیز بسیار خطرناک است. با این حال با توجه به اینکه هیچ قانون فیزیک بنیادی مانع از این فرآیند نیست، دورنوردی را نمی‌توان منتفی دانست. اما زمان چنین کاری در آینده بسیار دور خواهد بود.

اکنون تحقیق فیزیکدانان دانشگاه مریلند در مورد گرفتاری و درهم تنیدگی سیاه چاله در بدترین حالت به پیشرفت فناوری محاسبات کوانتومی کمک خواهد کرد.

"نورمن یائو" دانشمند دانشگاه کالیفرنیا برکلی معتقد است کشاندن یک سیاه چاله به سمت سیاه چاله دیگر امکان دورنوردی را در سریع ترین زمان ممکن فراهم می کند.

لینک کوتاه: asriran.com/0030ZN

Detection of very high frequency magnetic resonance could revolutionize electronics

January 27, 2020
University of California - Riverside

A team of physicists has discovered an electrical detection method for terahertz electromagnetic waves, which are extremely difficult to detect. The discovery could help miniaturize the detection equipment on microchips and enhance sensitivity.

Terahertz is a unit of electromagnetic wave frequency: One gigahertz equals 1 billion hertz; 1 terahertz equals 1,000 gigahertz. The higher the frequency, the faster the transmission of information. Cell phones, for example, operate at a few gigahertz.

The finding, reported today in Nature, is based on a magnetic resonance phenomenon in anti-ferromagnetic materials. Such materials, also called antiferromagnets, offer unique advantages for ultrafast and spin-based nanoscale device applications.

The researchers, led by physicist Jing Shi of the University of California, Riverside, generated a spin current, an important physical quantity in spintronics, in an antiferromagnet and were able to detect it electrically. To accomplish this feat, they used terahertz radiation to pump up magnetic resonance in chromia to facilitate its detection.

In ferromagnets, such as a bar magnet, electron spins point in the same direction, up or down, thus providing collective strength to the materials. In antiferromagnets, the atomic arrangement is such that the electron spins cancel each other out, with half of the spins pointing in the opposite direction of the other half, either up or down.

The electron has a built-in spin angular momentum, which can precess the way a spinning top precesses around a vertical axis. When the precession frequency of electrons matches the frequency of electromagnetic waves generated by an external source acting on the electrons, magnetic resonance occurs and is manifested in the form of a greatly enhanced signal that is easier to detect.

In order to generate such magnetic resonance, the team of physicists from UC Riverside and UC Santa Barbara worked with 0.24 terahertz of radiation produced at the Institute for Terahertz Science and Technology's Terahertz Facilities at the Santa Barbara campus. This closely matched the precession frequency of electrons in chromia. The magnetic resonance that followed resulted in the generation of a spin current that the researchers converted into a DC voltage.

"We were able to demonstrate that antiferromagnetic resonance can produce an electrical voltage, a spintronic effect that has never been experimentally done before," said Shi, a professor in the Department of Physics and Astronomy.

Shi, who directs Department of Energy-funded Energy Frontier Research Center Spins and Heat in Nanoscale Electronic Systems, or SHINES, at UC Riverside, explained subterahertz and terahertz radiation are a challenge to detect. Current communication technology uses gigahertz microwaves.

"For higher bandwidth, however, the trend is to move toward terahertz microwaves," Shi said.  "The generation of terahertz microwaves is not difficult, but their detection is. Our work has now provided a new pathway for terahertz detection on a chip."

Although antiferromagnets are statically uninteresting, they are dynamically interesting. Electron spin precession in antiferromagnets is much faster than in ferromagnets, resulting in frequencies that are two-three orders of magnitude higher than the frequencies of ferromagnets—thus allowing faster information transmission.

"Spin dynamics in antiferromagnets occur at a much shorter timescale than in ferromagnets, which offers attractive benefits for potential ultrafast device applications," Shi said.

Antiferromagnets are ubiquitous and more abundant than ferromagnets. Many ferromagnets, such as iron and cobalt, become antiferromagnetic when oxidized. Many antiferromagnets are good insulators with low dissipation of energy. Shi's lab has expertise in making ferromagnetic and antiferromagnetic insulators.

Shi's team developed a bilayer structure comprised of chromia, an antiferromagnetic insulator, with a layer of metal on top of it to serve as the detector to sense signals from chromia.

Shi explained that electrons in chromia remain local. What crosses the interface is information encoded in the precessing spins of the electrons.

"The interface is critical," he said. "So is spin sensitivity."

The researchers addressed spin sensitivity by focusing on platinum and tantalum as metal detectors. If the signal from chromia originates in spin, platinum and tantalum register the signal with opposite polarity. If the signal is caused by heating, however, both metals register the signal with identical polarity.

"This is the first successful generation and detection of pure spin currents in antiferromagnetic materials, which is a hot topic in spintronics," Shi said. "Antiferromagnetic spintronics is a major focus of SHINES."

---

Jing Shi is a professor in the Department of Physics and Astronomy at UC Riverside. Credit: I. Pittalwala, UC Riverside.

---

More information: Spin current from sub-terahertz-generated antiferromagnetic magnons, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-1950-4 , https://nature.com/articles/s41586-020-1950-4

Journal information: Nature

Provided by University of California - Riverside