Вчені давно припускали, що існує альтермагнетизм.
Експеримент, який провели вчені у Швеції, підтвердив існування третьої форми магнетизму. Як повідомляє Science Alert, це відкриває перед вченими новий спосіб дослідження явища з величезним потенціалом для покращення електроніки – від зберігання даних до енергоефективності.
Група під керівництвом дослідників із Ноттінгемського університету використовувала пристрій, що розганяє електрони до надвисоких швидкостей. Вони опромінили ультратонку пластину телуриду марганцю рентгенівськими променями різної поляризації, щоб виявити зміни в нанометровому масштабі, що відображають магнітну активність, несхожі ні на що бачене раніше.
Щоб фрагмент заліза перетворився на магнітніший, його складові частинки повинні бути розташовані так, щоб їх непартнерські електрони вибудовувалися відповідно до властивості, відомої як спін.
Подібно до спіна м’яча, ця квантова особливість частинок має кутовий поштовх. На відміну від обертання фізичного об’єкта, цей поштовх відбувається тільки в одному з двох напрямків, які традиційно описуються як вгору і вниз.
У немагнітних матеріалах вони існують у вигляді пари: один верх та один низ, компенсуючи один одного. Але в таких матеріалах як залізо, нікель і кобальт справа інакша. Вони самотні електрони можуть об’єднувати сили досить незвичайним чином.
Розташування непартнерських електронів таким чином, щоб повністю нейтралізувати їхні спінові орієнтації, може вважатися ще однією формою магнетизму. Це явище, відоме як антиферомагнетизм, давно теоретично обговорюється вченими.
У тому, що називається альтермагнетизмом, частинки розташовуються в порядку взаємного скасування, як при антиферомагнетизмі, але при цьому повернені рівно настільки, щоб забезпечити обмежені сили в наномасштабі — недостатньо, щоб прикріпити список покупок до морозильника, але з дискретними властивостями, які інженери прагнуть використовувати для зберігання даних або передачі енергії.
«Альтермагнетики складаються з магнітних моментів, спрямованих антипаралельно своїм сусідам. Однак кожна частина кристала, що містить ці крихітні моменти, повернена відносно своїх сусідів. Це схоже на антиферомагнетизм із родзинкою! Але ця тонка відмінність має величезні наслідки», — пояснив фізик університету Ноттінгем Пітер Уодлі.
З того часу вченим експериментально вдалося підтвердити існування альтермагнетизму, але жоден із цих експериментів не показав, що його крихітними магнітними вихорами можна маніпулювати таким чином, щоб вони були корисними.
Уодлі та його колеги продемонстрували, що лист телуриду марганцю завтовшки всього кілька нанометрів можна деформувати таким чином, щоб навмисно створювати окремі магнітні вири на поверхні пластини.
Використовуючи синхротрон, що генерує рентгенівські промені, в лабораторії MAX IV у Швеції для отримання зображення матеріалу, вони не тільки створили чітку візуалізацію альтермагнетизму в дії, але й показали, як можна маніпулювати.
«Наша експериментальна робота стала ланкою між теоретичними концепціями та їхньою реалізацією в реальному житті, що, як ми сподіваємося, проллє світло на шлях розробки альтернативних магнітних матеріалів для практичного застосування», — заявив фізик з Ноттінгемського університету Олівер Амін, один із керівників дослідження.
Раніше вчені проаналізували найповніший набір даних про кластеризацію галактик для перевірки Стандартної моделі космології. Вони виявили невідповідності у формуванні космічних структур, що може вказувати на нову фізику.
Джерело:zn.ua
