Звук, который притягивает: удивительное свойство антиферромагнетика

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

В нашем повседневном опыте мы привыкли к тому, что звук и магнетизм — это два разных феномена, которые не имеют ничего общего друг с другом. Однако, в некоторых материалах, эти явления могут тесно взаимодействовать, порождая новые и неожиданные эффекты. Один из таких эффектов — это появление магнитных моментов у звуковых волн, или фононов.

Фононы — это квазичастицы, связанные с колебаниями атомов в кристаллической решетке. Фононы могут переносить импульс и угловой момент, но обычно считается, что они не имеют магнитных моментов. Однако, недавно ученые из Нанкинского университета и Китайской академии наук обнаружили, что в антиферромагнетике Fe2Mo3O8 фононы обладают гигантскими магнитными моментами, усиленными спиновыми флуктуациями.

Автор: Bing image creator

Антиферромагнетик — это материал, в котором атомы имеют противоположные направления своих спиновых моментов в соседних слоях решетки. В результате, суммарный магнитный момент материала равен нулю. Однако, при повышении температуры, спины начинают колебаться и нарушать антиферромагнитный порядок. Эти колебания называются спиновыми флуктуациями.

Спиновые флуктуации могут влиять на свойства фононов через различные типы спин-решеточного взаимодействия. Спин-решеточное взаимодействие — это процесс, при котором изменение положения атомов в решетке приводит к изменению спинового состояния или наоборот. В частности, спин-решеточное взаимодействие может вызывать эффект Зеемана для фононов.

Эффект Зеемана — это расщепление энергетических уровней частицы под действием внешнего магнитного поля. Этот эффект хорошо известен для электронов, которые имеют собственные магнитные моменты. Однако, если фононы также имеют магнитные моменты, то они тоже должны подвергаться эффекту Зеемана.

Автор: Bing image creator

Именно этот эффект использовали исследователи для измерения магнитных моментов фононов в Fe2Mo3O8. Они применили два основных метода: магнито-рамановскую спектроскопию и неупругое рассеяние нейтронов. Эти методы позволили им определить фононную природу пары низкоэнергетических возбуждений при 42 см-1 (5.3 meV) в однокристаллах Fe2Mo3O8. Затем они измерили скорость сдвига частоты фононов в зависимости от величины и направления внешнего магнитного поля. Из этого сдвига они вычислили магнитные моменты фононов.

Оказалось, что магнитные моменты фононов в Fe2Mo3O8 очень велики и достигают 0.68 Бора (единица измерения магнитного момента). Это почти сравнимо с магнитным моментом электрона, равным 1 Бору. Кроме того, магнитные моменты фононов сильно зависят от температуры и увеличиваются на 600% вблизи критической температуры, при которой материал переходит из антиферромагнитной фазы в парамагнитную.

Эти результаты свидетельствуют о том, что спиновые флуктуации играют ключевую роль в формировании магнитных моментов фононов. Спиновые флуктуации создают динамические магнитные поля, которые воздействуют на фононы и вызывают их расщепление. Таким образом, фононы становятся не только переносчиками звука, но и магнетизма.

Открытие гигантских магнитных моментов фононов в антиферромагнетике открывает новые перспективы для изучения связи между звуком и магнетизмом. Эта связь может быть использована для управления магнитными динамикой с помощью звуковых волн, а также для создания новых спинтронных устройств, основанных на магнитных свойствах фононов.

2 комментария

C
«Эта связь может быть использована для управления магнитными динамикой „
Так всё же для управления чем может быть использована?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Энтолома Хохштеттера: редчайший голубой гриб, который попал на официальную валюту

В мире грибов, где преобладают земляные и приглушённые тона, есть один вид, поражающий воображение своим ярким небесно-голубым цветом. Это энтолома Хохштеттера. Его по праву называют одним из...

Обзор моющего вертикального пылесоса Dreame H16 Steame: незаменимый помощник для уборки напольного покрытия

Вертикальные пылесосы стали довольно популярны и пользователи уже не один раз сталкивались с таким прибором для уборки напольного покрытия. Пылесосы бывают для сухой и для влажной уборки, а также...

Граница production: что обязано быть у LLM-бота до первого сообщения в живой чат

Пятая часть серии про инженерию LLM-бота: аудит production-границы — guard перед отправкой, идемпотентность входящих, WAL для SQLite и почему упавшая фоновая задача может молчать неделями

Обзор портативной Bluetooth-колонки FEYNYN PB Speaker Go в форме футбольного мяча: полноценная колонка или детская игрушка?

Чемпионат мира по футболу является главным спортивным событием года и сувениры на эту тематику сейчас пользуются большим спросом. Компания FEYNYN также решила не оставаться в стороне и выпустила...

Когда хочется нового: обзор механической клавиатуры Epomaker Split70

Epomaker Split70 — механическая клавиатура необычного формата, который угадывается по её модели. Сплит в данном случае означает именно использование двух половинок, каждую из которых...

Кебаб: история происхождения, особенности названия и способы приготовления в разных странах

Сегодня слово «кебаб» известно практически во всём мире, однако далеко не каждый представляет, что оно обозначает. Одни называют так мясо, приготовленное на шампуре, другие вспоминают дёнер или...