• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
20.11.2023
Игорь Байдов
13
102 574

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 13:47
ФизТех

Ученые МФТИ представили теоретическую работу, посвященную введению дополнительных соотношений неопределенности Гейзенберга в (1+3)-мерном пространстве Минковского и в (1+4)-мерной расширенной модели пространства. Это исследование может изменить наши представления о времени, пространстве и материи.

Вчера, 12:58
Елизавета Александрова

Известно уже несколько десятков экзопланет, которые по размерам и массе сравнимы с Землей, обращаются вокруг карликовых звезд и при этом располагаются в зоне потенциальной обитаемости — там, где океаны при наличии не испарятся и не замерзнут полностью. Проблема в том, что пока ни у одной из этих планет не наблюдается достаточно плотной атмосферы. Ученые решили разобраться, в чем дело.

Вчера, 19:01
Татьяна

В центре нашей Галактики расположена сверхмассивная черная дыра Стрелец A*. Для ученых это прекрасная возможность наблюдать с близкого расстояния, как она излучает, поглощает и выбрасывает материю. Аккреционный диск Стрельца A* надут ветрами от молодых, теряющих массу звезд. Что происходит в этом неспокойном регионе, до сих пор не вполне ясно. Теперь ученые представили результаты самого продолжительного и подробного исследования центра Млечного Пути, проведенного телескопом NASA «Джеймс Уэбб» в 2023-2024 годах.

Вчера, 13:47
ФизТех

Ученые МФТИ представили теоретическую работу, посвященную введению дополнительных соотношений неопределенности Гейзенберга в (1+3)-мерном пространстве Минковского и в (1+4)-мерной расширенной модели пространства. Это исследование может изменить наши представления о времени, пространстве и материи.

Вчера, 12:58
Елизавета Александрова

Известно уже несколько десятков экзопланет, которые по размерам и массе сравнимы с Землей, обращаются вокруг карликовых звезд и при этом располагаются в зоне потенциальной обитаемости — там, где океаны при наличии не испарятся и не замерзнут полностью. Проблема в том, что пока ни у одной из этих планет не наблюдается достаточно плотной атмосферы. Ученые решили разобраться, в чем дело.

16 февраля
Ольга Иванова

Многие любят зиму только потому, что в это время нет насекомых. Для этой «нелюбви» медики даже придумали название — инсектофобия. Если верить статистике, ею страдают до шести процентов жителей США. Остальных такая «мелочь» чаще всего вообще не интересует. А зря! Насекомые — это целый мир, весьма интеллектуальный и загадочный. Об их эволюции, самых крупных представителях в истории Земли и, конечно, когнитивных способностях этих крошечных существ Naked Science поговорил с кандидатом биологических наук, экскурсоводом Зоологического музея ЗИН РАН и популяризатором науки Ильей Удаловым.

31 января
Березин Александр

В 2022-2025 годах страны Западной Европы попытались отказаться от природного газа из России. Автор новой работы показал, что получившиеся при этом результаты были во многом противоположны целям.

12 февраля
Елизавета Александрова

Пролетевший через Солнечную систему в 2017 году астероид Оумуамуа произвел неизгладимое впечатление в том числе своей беспрецедентно вытянутой формой. Астрономы попытались рассчитать, как он мог стать таким и почему в Солнечной системе мы не наблюдаем ничего подобного.

10 февраля
Елизавета Александрова

Астрономы обнаружили, что почти треть всех наблюдаемых галактик во Вселенной объединены в пять самых широкомасштабных структур — галактические сверхскопления. На составленной учеными трехмерной карте одно особенно выделяется своими рекордными размерами: простирается на миллиард с лишним световых лет.

[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
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
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно