• Виктор
  • Статьи
  • 1 мин. чтения

Физики открыли новый вид магнетизма


© pinterest / Автор: Godefridus Victorinus

Магнетизм — свойство, которым обладают одни материалы и не обладают другие. Это свойство вызывают движения электронов внутри атомов материала. В результате создается магнитное поле, которое может притягивать или отталкивать другие материалы.

Самый известный вид магнетизма — так называемый ферромагнетизм. Он вызывается спинами электронов (спин — от английского «вращение», собственный момент импульса электрона), которые начинают выстраиваться в одном общем направлении. С ним люди сталкиваются, например, когда вешают магнитики на дверцу холодильника. Но есть и другие виды магнетизма. Среди них парамагнетизм — более слабая версия ферромагнетизма. Парамагнетизм возникает, когда спины электронов имеют случайные направления, недостаточно упорядочены.

Физики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха открыли еще один вид магнетизма. Это произошло во время экспериментов с муаровыми материалами. Ученые получили их сложением друг на друга атомарно тонких слоев двух разных полупроводниковых материалов: диселенида молибдена и дисульфида вольфрама. Эти материалы имеют структуру двумерной (плоской) «решетки», которую можно «наполнить» электронами, если подать электрическое напряжение.

«Муаровые материалы вызывают большой интерес в последние годы, поскольку с их помощью можно исследовать квантовые эффекты сильно взаимодействующих электронов. Однако о магнитных свойствах этих материалов было известно очень мало. Мы решили исследовать эту область», — пояснил Атача Имамоглу, руководитель исследовательской группы.

Чтобы выяснить, каким видом магнетизма обладают эти муаровые материалы, Имамоглу и его команда сначала наполнили материал электронами. «Влили» в него электроны, подав электрический ток, постепенно увеличивая напряжение. Затем физики подсветили материал лазером и измерили, насколько сильно свет отражается при различных поляризациях. Поляризация указывала, в каком направлении колеблется электромагнитное поле: направлены ли спины электронов в одном и том же направлении (что указывает на ферромагнетизм) или в случайных направлениях (парамагнетизм).

Изначально материал проявлял свойства парамагнетизма. Но по мере того, как команда «добавляла» в решетку больше электронов, он показывал внезапный и неожиданный магнетический сдвиг. Начинал вести себя как ферромагнетик. Сдвиг происходил именно в момент, когда ученые заполняли муаровую решетку более чем одним электроном на каждое «вакантное» место в решетке.

«Мы наблюдали новый вид магнетизма, который невозможно объяснить обменным взаимодействием. Если бы причиной этого магнетизма было обменное взаимодействие, он бы наблюдался и при меньшем количестве электронов в решетке», — рассказал Имамоглу.

Изначально материал проявлял свойства парамагнетизма (слева), которые возникают, когда спины электронов (синие шарики на изображении) имеют случайные направления. Через некоторое время материал начал показывать свойства «кинетического ферромагнетизма» (справа), когда электроны объединяются в «дублоны» (красный шар), которые заполняют всю решетку посредством квантового туннелирования, заставляя спины «выравниваться» / © ETH Zurich

Физики дали свое объяснение возникшему эффекту. Они предположили, что когда в узлы решетки попадает более одного электрона, они объединяются в частицы, называемые «дублонами», которые в конечном счете заполняют всю решетку посредством квантового туннелирования. Однако при этом электроны «уменьшают» свою кинетическую энергию, «выравнивая» свои спины, что в итоге и создает ферромагнетизм. Этот «кинетический магнетизм» предсказывали теоретики на протяжении десятилетий, но ранее он еще ни разу не наблюдался в твердых материалах. 

Швейцарские исследователи планируют внимательнее изучить это явление, в том числе выяснить, сохраняются ли ферромагнетические свойства материала при более высоких температурах. В описываемом эксперименте ученым пришлось охладить материал до десятой доли градуса выше абсолютного нуля.

Подробнее с результатами работы ученых можно ознакомиться в статье, опубликованной в журнале Nature.


Source: https://oaoo.ru/nauka/fiziki-otkryli-novyi-vid-magnetizma.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

Физики раскритиковали новый адронный коллайдер за 20 миллиардов евро

Будущий кольцевой коллайдер в представлении художника / © Cern / Автор: Sycophanta Duccius В 2008 году на границе...

Силы света: как путешествовать через вещество?

(с) minka2507/Pixabay. / Автор: Ирина Мельникова Простой, казалось бы, вопрос: как свет проходит через оконное стекло и почему...

Физики предложили два новых способа превращать инфракрасный свет в видимый

© Wikimedia / Автор: Ирина Мельникова Инфракрасным светом называют электромагнитное излучение с длиной волны большей, чем у красного...

Умер российский физик-теоретик Валерий Рубаков

© Joachim Herz Stiftung / Автор: Godefridus Victorinus В городе Сарове Нижегородской области на 68-м году жизни скончался...

Квантовый компьютер с «классической» архитектурой — в тысячу раз меньше кубитов и неплохая эффективность

Предложенная архитектура квантового компьютера. / © Gouzien & Sangouard / Автор: Visellia Orfius Кубит — квантовый аналог бита,...

Новые эксперименты подтвердили, что электроны «круглые»

©JILA, Steven Burrows / Автор: Михаил Григорьев Электрон — заряженная частица, несущая элементарный, минимально возможный заряд. Однако заряд...

Физики научились плести нити из нанотрубок

©Jeff Fitlow, Rice University / Автор: Visellia Orfius Углеродные нанотрубки представляют собой полые сверхтонкие структуры со стенками толщиной...

Двухступенчатые алмазные наковальни, или Как достичь давления в девять миллионов атмосфер

Расширение диапазона давлений, достижимых с помощью алмазной наковальни, позволяет исследовать экзотические кристаллические структуры, такие как нитрид рения Re7N3....

Исследователи нашли потенциальный способ передачи звука в космосе

Эффект «вакуумного туннелирования фононов» в представлении художника / ©University of Jyväskylä / Автор: Messiena Lucretius Звук — упругие...

Физики синтезировали новый изотоп магния

©S.M. Wang, Fudan University & Facility for Rare Isotope Beams, MSU / Автор: Дмитрий Жуков Магний — 12-й...

Стали известны имена лауреатов Нобелевской премии по физике — 2021

Объявление лауреатов Нобелевской премии по физике за 2021 год / © AFP 2021, Jonathan Nackstrand / Автор: Telestis...

Энергия от окон: ученые изобрели почти прозрачные солнечные батареи

Небоскребы в Шанхае / ©Ermell, Wikimedia Commons / Автор: Ptolemocratia Acerronius Исследовательская группа из японского Университета Тохоку разработала...

Свет заставил воду испаряться без нагрева

Клубы светлого конденсата на стекле — это испарение воды из гидрогеля под действием зеленого света без нагрева /...

Падение антиматерии «закрыло» антигравитацию

Часть установки ALPHA-g, использованной в новом эксперименте / © CERN / Автор: Plinia Abito Принцип слабой эквивалентности сил...

От создания квантовой механики до второй квантовой революции

Ядро атома и вращающиеся по орбитам вокруг него частицы / ©QAM / Автор: Godefridus Victorinus Первая квантовая революция...

Физики предложили способ сделать квантовые компьютеры дешевле и практичнее

© Matthias Weinberger / flickr / Автор: Regulus Tremerus В своей работе исследователи использовали архитектуру квантового компьютера, основанную...

Ученые втрое понизили давление высокотемпературного сверхпроводящего перехода легких гидридов

Камера с алмазной наковальней, в которой физики исследовали образец кристалла / Snider, Dias et al., Nature, 2020 /...

Японские ученые испытали подземную навигацию с использованием космических частиц

Появление мюонов в атмосфере: взгляд художника / ©The Royal Society / Автор: Анастасия Кожевникова Не секрет, что системы...

Давление помогло превратить проводник в изолятор и обратно

Круглые ионы Mn окружены частицами дисульфида: слева направо плотность их расположения возрастает / ©Dean Smith, Argonne National Lab...

Ученые создали простой материал для светофильтра с регулируемой длиной волны пропускания

Зависимость полосы пропускания видимого света материалом SeedGel от температуры. При 29 градусах гель пропускает только красный свет, а...