• 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

Жидкий литий избавил ионы в пучке от лишних электронов

Разделитель изотопов и сборка детекторов распада в лаборатории по исследованию пучков редких изотопов FRIB. / © https://www.ornl.gov/project/frib-decay-station /...

От мысленных экспериментов — к квантовому компьютеру

© 2017-2021 IonQ, Inc. / Автор: Михаил Григорьев Если первая квантовая революция начала ХХ века была, по сути,...

Температура пленки мыльных пузырей оказалась ниже, чем окружающего воздуха

©Boulogne et al., 2022 / Автор: Godefridus Victorinus Заполненные газом пузырьки — не просто детское развлечение. Они возникают...

Первые наблюдения сверхтяжелого кислорода-28 поставили под сомнение теории строения атомного ядра

Riken RI Beam Factory ускоряет тяжелые изотопы в кольцевом циклотроне, с помощью сверхпроводящих магнитов / © Riken, Nishina...

Ученые получили керамику, которую можно расплавить

©Matthew Modoono, Northeastern University / Автор: Александр Литвинов Металлу и пластику легко придать любую нужную форму: при нагревании...

Ученые наблюдали новое квантовое состояние при комнатной температуре

Структура топологического изолятора из бромида висмута/ © Shafayat Hossain and M. Zahid Hasan of Princeton University / Автор:...

Физики создали «оптоволокно» из воздуха

©Douglas Muth / Автор: Дмитрий Жуков Оптоволоконные кабели помогают передавать цифровой сигнал с минимальными потерями. Их основу составляет...

Физики показали, как пингвины-эгоисты достигают коллективного оптимума

Пингвины как активные частицы в скалярном поле. / © HHU / Alexandra V. Zampetaki / Автор: Артем Фомин...

Физик посчитал количество информации в видимой Вселенной

© Anders Sandberg / flickr / Автор: Pinaria Caprarius О том, как измерить Вселенную с точки зрения содержащейся...

В России научились производить собственные мощные клистроны

Прототип разработанного в ИЯФ СО РАН клистрона успешно прошел двухмесячные тесты на стенде / ©Егор Быковский / Автор:...

Крошечные подводные дюны могут рассказать о формировании рельефа Марса

© Flickr / Автор: Дмитрий Жуков Ученые из Университета Кампинас (Бразилия) и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) подробно...

Объединяй и властвуй — как создать из квантовых компьютеров квантовый интернет

©Pixabay / Автор: Sycophanta Duccius (Окончание. Начало см. тут: 1, 2, 3). Это началось очень, очень давно. В 9 вечера...

Прорезиненный бетон стал пластичнее и мало потерял в прочности

Прорезиненный бетон стал пластичнее и мало потерял в прочности / © Dhipan Aravind Singaravel et al. Бетон —...

Проведено прямое измерение массы нейтрино с беспрецедентной точностью

Внутри большого электростатического спектрометра Тритиевого нейтринного эксперимента в Карлсруэ (KATRIN) / ©Michael Zacher/KIT / Автор: Ирина Мельникова Нейтрино...

Физики придумали, как искать корабли инопланетян с помощью детекторов гравитационных волн

Аэрофотосъемка франко-итальянского детектора гравитационных волн, расположенного в EGO (Европейская гравитационная обсерватория), которая находится в коммуне Кашина под Пизой...

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,...

Физики впервые «сделали рентген» отдельным атомам

Кольцо супрамолекулярного комплекса, в центре которого находится одиночный атом железа / ©Ajayi et al., 2023 / Автор: Ирина...

Китайские физики получили рекордно мощное постоянное магнитное поле

Гибридный магнит в Хэфэе / ©SHMFF / Автор: Euclio Drusus Установка постоянного высокого магнитного поля (Steady High Magnetic...

Физики научились предсказывать срок хранения шампанского

©Martin Dubé, Flickr / Автор: Ptolemocratia Acerronius Шампанское и другие игристые вина насыщены углекислым газом. После вскрытия он...

Кандидат в унобтаний: при получении ридберговских поляритонов драгоценные камни оказались лучше искусственных кристаллов

Кристалл минерала куприта, обладающего множеством необычных полупроводниковых свойств / © pinterest.org / Автор: Андрей Чернов На первый взгляд...