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

Ученые впервые в истории измерили горизонт событий черной дыры: теория Эйнштейна снова устояла

Горизонт событий черной дыры долгое время оставался сугубо теоретической границей — математическим пределом пространства-времени, откуда ни один сигнал не может достичь внешнего...

Как отличить осетра от севрюги по анатомическим признакам

Различать конкретные виды внутри семейства осетровых — та еще головная боль. Из-за эволюционного сходства и кучи гибридов запутаться проще простого. Но если разобраться в ключевых...

Коулун: как возник китайский город-крепость без законов и солнца, но с доступной стоматологией

Когда речь заходит о Коулуне, даже не знаешь, чему удивляться больше: тому, что этот район в Гонконге звали городом, тому, что в нем проживало более пятидесяти тысяч человек, или тому, что там была...

В субботу, 27 июня, к Земле приблизится крупный астероид 1997 NC1: почему ученые до сих пор не знают точный размер, и как его наблюдать?

27 июня 2026 года крупный околоземный астероид (152637) 1997 NC1 сблизится с Землей на расстояние около 2,56 миллиона километров. Траектория полета полностью безопасна для нашей планеты,...

Обзор защищённого смартфона Doogee S200 Ultra: опять два экрана! Но зато 1Тб памяти

Два экрана, 1ТБ памяти, железный корпус и rgb подсветка. А еще камера ночного видения. Всё это смартфон Doogee S200 Ultra который мы сегодня будем смотреть и тестировать. И с одной стороны это...

Обзор веб-камеры Ugreen 4K с автофокусом: один из лучших вариантов до $30

Ищете качественную камеру для видеосвзязи или конференций? А может для стримов в прямом эфире? Тогда вы скорее всего уже столкнулись с несколькими неприятными фактами. Факт первый: встроенные...