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

Как пауки летают без крыльев

Пауки не имеют крыльев, и всё же многие из них способны преодолевать значительные расстояния по воздуху. Как же им это удаётся? Ответ на этот вопрос учёные искали не одно столетие. Ещё...

Обзор самой свежей модели 3D-принтера Qidi Plus 5: что скрывает новинка

В этом обзоре рассмотрим новую модель Qidi Plus 5, разберу её ключевые особенности, оценю доступные функции и проверю, на что способен принтер. Устройство готово к печати из коробки.

✦ ИИ  Коты захватили интернет раньше TikTok — почему алгоритмы до сих пор их обожают

Коты стали героями интернета задолго до TikTok. Разбираемся, почему кошачьи ролики набирают миллионы просмотров, как им помогают алгоритмы и смогут ли их заменить нейросети.

✦ ИИ  35 лет назад веб вышел за пределы CERN — первый сайт до сих пор можно открыть

6 августа 1991 года Тим Бернерс-Ли публично рассказал о World Wide Web. Как выглядел первый сайт, зачем был создан веб и почему эту страницу можно открыть спустя 35 лет.

История бренда MSI: 40 лет

В 1986 году пятеро инженеров в небольшой лаборатории вручную создали первую в мире материнскую плату 286, способную к разгону. Этот шаг стал отправной точкой истории MSI.Спустя сорок лет, в 2026-м,...

Как ножницы «режут» стекло под водой: физика управляемых трещин

Стекло кажется совершенно неподходящим материалом для обработки ножницами. Оно почти не деформируется, а попытка сделать надрез обычно заканчивается длинной трещиной или разрушением всей заготовки....