Vedci objavili novú zvláštnu formu magnetizmu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 20. 11. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Tím vedcov z ETH Zürich objavil nový typ magnetizmu, pričom experimenty ukázali, že umelo vyrobený materiál sa stáva magnetickým prostredníctvom mechanizmu, ktorý nebol doteraz pozorovaný.
Najznámejšou formou magnetizmu je takzvaný feromagnetizmus, ktorý vzniká, keď takzvané spiny všetkých elektrónov v materiáli smerujú rovnakým smerom. Existujú však aj iné formy magnetizmu, napríklad paramagnetizmus, slabšia verzia, ktorá vzniká, keď spiny elektrónov smerujú náhodne.
V novej štúdii vedci z ETH Zürich objavili zvláštnu novú formu magnetizmu. Výskumníci skúmali magnetické vlastnosti takzvaných moiré materiálov, experimentálnych materiálov vyrobených poskladaním dvojrozmerných plátov diselenidu molybdénu a disulfidu volfrámu. Tieto materiály majú mriežkovú štruktúru, ktorá môže obsahovať elektróny.
Aby vedci zistili, aký typ magnetizmu majú tieto moiré materiály, najprv do nich „naliali“ elektróny privádzaním elektrického prúdu a postupným zvyšovaním napätia. Potom, aby zmerali ich magnetizmus, svietili na materiál laserom a merali, ako silno sa svetlo odráža pri rôznych polarizáciách. To môže odhaliť, či elektrónové spiny smerujú rovnakým smerom , čo naznačuje feromagnetizmus, alebo náhodnými smermi pre paramagnetizmus.
Spočiatku materiál vykazoval paramagnetizmus, ale keď tím pridal do mriežky viac elektrónov, došlo k náhlemu a nečakanému posunu a materiál sa stal feromagnetickým. Zaujímavé je, že tento posun nastal presne vtedy, keď sa mriežka zaplnila viac ako jedným elektrónom na jedno miesto mriežky. To vylúčilo výmennú interakciu, čo je obvyklý mechanizmus, ktorý poháňa feromagnetizmus.
„Bol to zarážajúci dôkaz nového typu magnetizmu, ktorý sa nedá vysvetliť výmennou interakciou,“ povedal Ataç Imamoğlu, hlavný autor štúdie.
Tím navrhol iný mechanizmus. Keď do mriežkových miest vstúpi viac ako jeden elektrón, spárujú sa do častíc nazývaných ako „doublony“, ktoré nakoniec vyplnia celú mriežku prostredníctvom takzvaného kvantového tunelovania. Pri tom však elektróny minimalizujú svoju kinetickú energiu, čo robia vyrovnaním svojich spinov, a preto vzniká feromagnetizmus. Tento „kinetický magnetizmus“ bol teoreticky predpovedaný už desaťročia, ale predtým nebol pozorovaný v pevných materiáloch.
Vedci plánujú tento jav podrobnejšie preskúmať, vrátane toho, či ho možno dosiahnuť pri vyšších teplotách. Koniec koncov, pre tento experiment musel byť materiál ochladený na zlomok nad absolútnou nulou. Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Nature.