Bir malzemenin içindeki atomlar, sıfır mutlak sıcaklık dışında hiçbir zaman tam anlamıyla durağan değildir. Bu atomlar, birbirleriyle etkileşerek kolektif titreşim modları oluştururlar; fizik dilinde "fonon" olarak adlandırılan bu yapılar, maddenin ısıl ve elektriksel özelliklerini büyük ölçüde belirler.
Son yıllarda fononların yalnızca düzlemsel salınımlarla sınırlı olmadığı, aynı zamanda döngüsel bir hareket bileşeni taşıyabildiği anlaşılmıştır. "Kiral fononlar" adı verilen bu özel titreşim modları, döndükleri yöne bağlı olarak bir tür el tercihi (kiralite) sergiler; tıpkı sol ve sağ elin birbirinin aynası olması gibi, saat yönünde ya da saat yönünün tersine dönen iki farklı mod söz konusudur. 2023 yılında İsviçre Paul Scherrer Enstitüsü'ndeki (PSI) bilim insanları bu modların varlığını ilk kez deneysel düzeyde doğrulamıştı.
Yeni çalışma bu temeli bir adım ileriye taşıyor. Araştırmacılar, kiral fonon durumlarının elektrik alanı uygulanarak tersine çevrilip çevrilmeyeceğini ve bu durumun ne kadar süre korunabildiğini inceledi. Elde edilen sonuçlar dikkat çekici: Belirli malzemelerde kiral fonon halleri yalnızca elektriksel uyarıyla değiştirilebilmekle kalmıyor, aynı zamanda uyarı kaldırıldıktan sonra da kalıcı biçimde sürdürülebiliyor.
Bu "kalıcılık" özelliği, söz konusu titreşim modlarını potansiyel birer bilgi taşıyıcısı olarak öne çıkarıyor. Tıpkı manyetik malzemelerdeki spin durumlarının veri depolamada kullanılması gibi, kiral fononlar da gelecekte kuantum bilişim ya da düşük enerjili veri depolama sistemlerinde işlev görebilir.
Öte yandan elektriksel kontrolün geri alınabilir olması, bu sistemin yalnızca tek yönlü bir anahtardan ibaret olmadığını gösteriyor. Titreşimin yönelimi istenildiğinde değiştirilebilir, bu da onu dinamik ve yeniden programlanabilir bir araç hâline getirir.
Araştırma, maddenin temel titreşimsel serbestlik dereceleri üzerinde hassas ve geri alınabilir bir denetim kurulabileceğini kanıtlaması bakımından kondanse madde fiziği açısından anlamlı bir ilerleme olarak değerlendiriliyor. Kiral fononların daha pek çok malzemede keşfedilmeyi beklediği düşünüldüğünde, bu kontrol mekanizmasının uygulama alanının oldukça geniş olabileceği öngörülüyor.