- Ученые впервые создали, исследовали и визуализировали альтернативный магнитный материал.
- Этот теоретический материал, вероятно, существовал всегда, но теперь мы можем настраивать и измерять его напрямую.
- Модели электронного спина влияют на электронные поля, такие как твердотельные жесткие диски и сверхпроводники.
Ученые недавно создали и сделали снимки нового магнитного вещества, известного как альтер магнитный материал. В то время как некоторые открытия теоретизируются десятилетиями, прежде чем ученые наконец могут их сделать или наблюдать, альтер магнетизм появился в коллективном научном сознании всего за несколько лет. И теперь, в новой статье, ученые показывают, что они могут настраивать эти материалы очень точно, чтобы создавать определенные направления магнетизма. Эта работа опубликована в рецензируемом журнале Nature.
Фактически, они смогли подтвердить дикую (но обоснованную) теорию — что альтермагнетизм может объединить обычный ферромагнетизм с антиферромагнетизмом (как следует из названий, они считались несовместимыми противоположностями). Хотя это может не оказать большого влияния на вашу коллекцию магнитов на холодильнике, для людей, которые создают сверхпроводники и топологические материалы при температуре, близкой к абсолютному нулю , это может стать следующим большим событием.
Стандартные ферромагнитные материалы (слово, которое означает «направляющее железо») работают, оказывая силу на близлежащие объекты, сделанные из железа или других соответствующих элементов и сплавов. С другой стороны, антиферромагнетизм описывает, как эти магниты могут действовать очень мягким и почти невидимым образом на материалы, которые не попадают под категорию «железных». А электромагниты, созданные путем пропускания тока через спиральный провод, работают таким же образом, но более мощно и в то же время в зависимости от этого электрического тока. Земля имеет магнитное поле отчасти потому, что ее вращающееся расплавленное металлическое ядро действует как электромагнит.
Однако в альтермагните направление вращения (которое влияет на магнетизм) может меняться в «сетке», образованной так называемым идеальным кристаллом — материалом, кристаллические структуры которого идеальны и не прерываются дефектами, изменениями направления или множеством других вещей, которые могут происходить естественным образом. Например, многие природные алмазы являются идеальными кристаллами, что является частью того, что придает им чрезвычайно чистый вид. Но металлы также могут быть идеальными кристаллами.
В этом эксперименте ученые использовали фото эмиссионную электронную микроскопию (ПЭЭМ), поляризованную для выявления магнитного влияния, чтобы составить карту всей структуры решетки кристаллического теллурида марганца (MnTe). Их объединенное визуальное изображение показало базовую кристаллическую структуру с сеткой стрелок, указывающих направления магнетизма в каждой точке. Ученые также смогли манипулировать точками магнитного спина.
Исследователи впервые продемонстрировали экспериментальные доказательства альтермагнетизма в исследовании, опубликованном ранее в этом году , но они не визуализировали полученный материал в таких подробностях. В этом эксперименте исследователи использовали импульсный микроскоп, сфокусированный на специальной области над материалом, которая показывает, как вращаются его различные электроны — жизненно важный фактор, определяющий, как работает магнетизм. Эта работа стала еще одним важным шагом на пути к визуализации альтермагнетизма в действии.
Наноматериалы в целом представляют большой интерес во многих областях исследований. Квантовые компьютеры работают на этом уровне, и им еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем они станут практичными за пределами крайне специфических и строго контролируемых лабораторных условий. Альтернативные магнитные материалы также могут произвести революцию в области, называемой спинтроника, которая относится к изучению и оптимизации твердотельных устройств, включая твердотельные накопители (SSD) в компьютерах и смартфонах, которые используют спин электронов. Хотя традиционные ферромагнетики, которые мы используем сегодня, хороши во многих отношениях, они не идеальны и могут вносить размытие между отдельными битами данных, известное как перекрестные помехи.
На наноуровне все, что мы храним внутри наших устройств, является результатом скоординированного действия электронов. Если бы эти материалы можно было улучшить, это могло бы означать более высокую эффективность, большее хранение в том же размере материала и меньшие потери при доступе к данным. И, как заключают ученые в своей статье, альтермагниты могли бы помочь в дальнейшем изучении практических сверхпроводников и топологических материалов.
Похоже, будущее электроники может зависеть от тщательно настраиваемых схем вращения.
Прочитайте что такое взгляд в будущее