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.
Вчера, 14:31
26 минут
Александр Березин

Планеты вокруг нашего Солнца расположены совсем не так, как в других системах. И это имеет крайне необычные практические последствия: расчеты показывают, что вокруг нашей звезды должны вращаться две потенциально обитаемые планеты, а не одна, как сейчас. Одна из них куда-то бесследно исчезла – и это еще в лучшем случае. Рассказываем, почему так получилось и кто конкретно в этом виноват.

11 часов назад
10 минут
Василий Парфенов

Впервые с момента появления концепции солнечно-теплового ракетного (реактивного) двигателя инженеры создали его рабочий прототип. Хотя это установка лишь для подтверждения концепции, она доказывает возможность практического воплощения идеи.

3 часа назад
5 минут
Денис Гордеев

До нынешнего года эти окаменелости видели воочию считаные десятки людей.

Вчера, 14:31
26 минут
Александр Березин

Планеты вокруг нашего Солнца расположены совсем не так, как в других системах. И это имеет крайне необычные практические последствия: расчеты показывают, что вокруг нашей звезды должны вращаться две потенциально обитаемые планеты, а не одна, как сейчас. Одна из них куда-то бесследно исчезла – и это еще в лучшем случае. Рассказываем, почему так получилось и кто конкретно в этом виноват.

20 ноября
5 минут
Мария Азарова

Уже выявили около 500-700 случаев заболевания, которое проявляется в виде струпьев на конечностях, лице и гениталиях, а также вызывает раздражение глаз, сухость губ и небольшое повышение температуры тела.

20 ноября
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда исследователей сделала фундаментальное открытие, обнаружив, что вода может пребывать в двух различных жидких состояниях.

2 ноября
10 минут
Василий Парфенов

Совсем недавно первые комплекты оборудования Starlink начали поступать простым пользователям, и они уже активно делятся опытом использования. Бета-тестирование под девизом «Лучше, чем ничего» позволяет оценить возможности готовой менее чем на 10% спутниковой группировки. И они впечатляют!

14 ноября
35 минут
Василий Парфенов

На вопрос, кто проживает на дне океана, люди отвечают по-разному. Дети и некоторые взрослые скажут: Губка Боб Квадратные Штаны. Фанаты Лавкрафта благоговейно, но с огоньком в глазах пробормочут нечто вроде «Ктулху фхтагн». А подводники и океанологи задумчиво посмотрят на вопрошающего и, если повезет, расскажут много интересного. Про квакеров, «биоуток», «блуп» и еще Посейдон его знает какие аномальные явления подводного мира.

27 октября
4 минуты
Денис Гордеев

Ученые пришли к выводу, что искусственные подсластители не могут быть здоровой заменой сладким напиткам.

[miniorange_social_login]

Комментарии

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: