• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
20.11.2023, 14:17
Игорь Байдов
13
102 689

Физики открыли новый вид магнетизма

❋ 4.1

Исследователи из Швейцарии экспериментально обнаружили, что новый материал приобретает магнитные свойства с помощью механизма, который ранее не наблюдался.

магнетизм
© 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.

кинетический магнетизм
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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Автор публикует материалы по астрономии, археологии и палеонтологии. В текстах освещает современные открытия, теории и ключевые находки, представляя актуальные данные в научно-популярном формате.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

14 июля, 10:19
Александр Березин

Фраза «понедельник — день тяжелый» несет больше смысла, чем можно подумать: в этот день действительно чаще случаются сердечные приступы и многое другое. Теперь исследователи показали, что такое влияние понедельники сохраняют даже после того, как человек прекратил ходить на работу.

14 июля, 11:29
ПНИПУ

Представьте мир, где извергаются серные вулканы высотой в 60 раз больше Эвереста, под 20-километровым льдом скрываются океаны, мощные гейзеры выбрасывают струи водяного пара в космос, а реки из жидкого метана стекают в углеводородные моря. Так выглядят спутники планет Солнечной системы. Ученый Пермского Политеха Евгений Бурмистров рассказал, почему они считаются самыми перспективными местами для поиска жизни и колонизации.

12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

11 июля, 17:47
Денис Яковлев

Международная команда ученых оценила связь между длительностью физической активности, ее интенсивностью, риском смерти от всех причин и вероятностью развития сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

9 июля, 08:26
Полина Меньшова

Подобрать тип физической активности, который лучше всего подходит человеку, можно исходя из особенностей его характера. Психологи из Великобритании определили, что люди с разными чертами личности получают больше удовольствия от разных видов спорта.

17 июня, 16:49
Адель Романова

Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.

25 июня, 15:19
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

2 июля, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

[miniorange_social_login]

Комментарии

13 Комментариев
-
0
+
Комментарий удален пользователем или модератором...
Alexey D.
23.11.2023
-
0
+
Алхимики тоже всю историю старались из чего угодно сделать золото, в итоге по открывали почти всю таблицу и продвинули химию , но когда поняли уже сегодня что изменить материю на атомном уровне это уровень Бога то угомонились, зато как продвинули науку!? Так что , пусть пыхтят, хуже от этого н кому не станет , всё самое страшное оружие уже изобрели , может начнут продвигать медицину новую какую то, а то всё оружие да телефоны , везде человек ищет одну личную прибыль, медицина тоже способна очень недурно обогатить людей с пользой для цывилизацыи в целом. Не невозможных материалов есть неизвестные технологии , конечно есть пределы но есть и исключения но как правило мало , все достаточно предсказуемо .
Пока сам экспериментами не заморочишься, все пустой треп.
Sergey Blinnikov
23.11.2023
-
0
+
Если бы намагниченность материала была обусловлена спинами электронов - это означало б то,что для того,чтобы намагнитить материал,нужно воздействовать на электроны внешней силой,"вынуждая" их принимать направление движения "диктуемое" внешней силой (магнитным полем) в данном рассматриваемом примере. Возьмём к примеру магнит,имеющий два магнитных полюса, ( N | S ) на середине условная граница спинов (вращений электронов). Если разрубить магнит пополам ( N |✓|S ) то у нас будут уже два магнита ( N | S ) ( N | S ) и в месте разделения "старого" магнита ( условная граница спинов электронов ) изменила свои спины без какого-либо внешнего воздействия полем! Мало того,спины на двух "новых" магнитах самоупорядочились,опять же,без какого-либо внешнего воздействия,образовав границы магнитных полюсов! Рискну предположить,что процессы магнетизма как и самого магнитного поля,созданного магнитом,обусловленны изменениями в более мелких субатомных частицах ,а возможно и во внешних полях ,которые предположительно действуют на процессы в субатомных частицах . Интересно было бы измерить свойства магнита за пределами действия магнитного поля земли.
Комментарий удален пользователем или модератором...
    Евгений Тихомиров.Возьмите обкладки конденсатора, одна сторона заряжена положительно.
    +
      ещё комментарии
      Sergey Blinnikov
      23.11.2023
      -
      0
      +
      Талгат Сатыбалдиев, если бы обкладка конденсатора имела заряд,она разряжалась бы на землю одним из контактов или бы показывала наличие заряда на электромере! Пример: возьмите заряженный конденсатор,измерьте напряжение вольтметром ,после чего уберите обкладки и на изолятор установите обкладки от не заряженного конденсатора. И снова измерьте напряжение и вольтметр покажет,что конденсатор заряжен! Дело не в обкладках,а изоляторе!
Ребята здравствуйте, это НАЧАЛО! Знайте, с помощью электромагнит, магнитные поля, радиоволны, мы сможем заглядывать в прошлое и возможно даже в будущее!
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно