Физики открыли новый магнитоэлектрический эффект — Naked Science
7 минут
Денис Гордеев

Физики открыли новый магнитоэлектрический эффект

6.0

Он очень чувствителен и наблюдается в материале, у которого наличия подобных свойств даже и не предполагали.

Кристаллическая решетка гольмий-легированного лангазита.
Кристаллическая решетка гольмий-легированного лангазита. Около 1,5% «редкоземельных позиций» (R, оранжевые круги) заняты атомами гольмия / Pimenov, Mukhin, Mostovoy et al., npj Quantum Materials, 2020

Электричество и магнетизм тесно связаны друг с другом: линии электропередач создают магнитное поле, вращающиеся магниты в генераторе генерируют электричество. У некоторых материалов также наблюдается подобная взаимосвязь: на электрические свойства некоторых кристаллов могут влиять магнитные поля — и наоборот. Такие явления называют магнитоэлектрическими эффектами.

Ученые из Венского технологического университета обнаружили магнитоэлектрический эффект в неожиданном материале, у которого наличия подобных свойств даже не предполагали, — кварц-подобном кристалле гольмий-легированного лангазита с формулой HoxLa3−xGa5SiO14. Статья об открытии опубликована в издании Npj Quantum Materials. Эксперименты показали, что этот эффект в лангазите очень чувствителен: им можно управлять с помощью совершенно незначительных изменений направленности магнитного поля.

«Связаны ли электрические и магнитные свойства кристалла — зависит от внутренней симметрии кристалла, — говорит Андрей Пименов, специалист по физике твердого тела и один из авторов работы. — Если кристалл обладает высокой степенью симметрии — например, если одна сторона кристалла является точным зеркальным отображением другой стороны, — то, исходя из теоретических выкладок, магнитоэлектрический эффект возникнуть не может».

Теоретические и экспериментальные кривые намагничивания лангазита под влиянием внешнего магнитного поля и при температуре 5 К. Символы — экспериментальные данные, сплошная линия — теоретическая кривая / Pimenov, Mukhin, Mostovoy, npj Quantum Materials, 2020.

Сказанное Пименовым верно и для лангазита. Его кристаллическая структура теоретически не допускает возникновения подобных эффектов. «Но если мы увеличим силу магнитного поля, произойдет нечто замечательное, — добавляет Пименов. — Атомы гольмия изменят свое квантовое состояние и приобретут магнитный момент. Это нарушит внутреннюю симметрию кристалла». С чисто геометрической точки зрения кристалл по-прежнему остается симметричным, но магнитный момент эту симметрию нарушает. Следовательно, электрическая поляризация кристалла может быть изменена с помощью магнитного поля.

Чем сильнее магнитное поле, тем значительнее его влияние на электрическую поляризацию; при этом взаимная зависимость поляризации и напряженности магнитного поля примерно линейна. Однако направленность магнитного поля связана с поляризацией нелинейно, и даже небольшое изменение этой направленности может кардинально поменять поляризацию. «Это новая форма магнитоэлектрического эффекта, которая ранее не была известна», — подытоживает Пименов.

На следующем этапе исследования свойств гольмий-легированного лангазита ученые попробуют изменить магнитные свойства с помощью электрического поля. Если это удастся, то такая техника может стать основой для нового перспективного способа хранения данных. «В магнитных запоминающих устройствах, таких как компьютерные жесткие диски, работают магнитные поля, — объясняет Пименов. — Они генерируются с помощью магнитных катушек, что требует относительно большого количества энергии и времени. Если бы существовал прямой способ переключения магнитных свойств запоминающего устройства с помощью электрического поля, это стало бы прорывом».

Ранее один из детекторов Большого адронного коллайдера обнаружил новую частицу, состоящую из четырех очарованных кварков, а физики из США открыли явление, которое позволяет стабилизировать реакции термоядерного синтеза.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сегодня, 06:45
11 минут
Василий Парфенов

В Сети набирают популярность сразу две петиции с требованием сделать первый пилотируемый суборбитальный полет New Shepard дорогой «в один конец». Все дело в том, что одно из мест в капсуле займет глава Blue Origin и основатель Amazon Джефф Безос. Очевидно, это лишнее подтверждение тому, что титул одного из богатейших людей на планете сопровождается армией ненавистников.

Позавчера, 14:29
5 минут
Сергей Васильев

Новый чувствительный инструмент способен различить направление поляризации света — свидетельство присутствия хиральных молекул биологического происхождения.

7 часов назад
5 минут
Илья Ведмеденко

В ФСБ рассекретили данные об экспериментах нацистской Германии в оккупированном Крыму в годы войны. Вынужденное участие в них принимали как военнопленные, так и мирные жители.

19 июня
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

19 июня
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

Позавчера, 07:35
9 минут
Мария Азарова

Китайские ученые воспроизвели модель мужской беременности млекопитающих на лабораторных крысах: результаты оказались успешными лишь отчасти, но все равно показали, что в таких случаях эмбрионы могут развиваться нормально. Мировое сообщество восприняло эксперимент с ужасом.

24 мая
23 минуты
Ольга Иванова

«Сексуальную революцию совершили задние сиденья автомобилей», – заявил в свое время американский общественный деятель Джерри Рубин. И ошибся. Раскрепощение нравов происходило задолго до появления машин, причем много раз. Оно напоминает движение маятника. Как и почему вершились «секшал революшнс» и стоим ли мы на пороге нового витка сексуальности или же нас ждет ужесточение морали? Об этом – в нашем материале.

9 июня
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда исследователей изучила геологию и условия существования самого большого моря в истории планеты — Паратетиса.

19 июня
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: